EP4671610A1 - Verfahren zur inbetriebnahme eines heizgeräts, heizgerät und computerprogrammprodukt - Google Patents

Verfahren zur inbetriebnahme eines heizgeräts, heizgerät und computerprogrammprodukt

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Publication number
EP4671610A1
EP4671610A1 EP25182990.9A EP25182990A EP4671610A1 EP 4671610 A1 EP4671610 A1 EP 4671610A1 EP 25182990 A EP25182990 A EP 25182990A EP 4671610 A1 EP4671610 A1 EP 4671610A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heating
heating appliance
starting power
appliance
safety period
Prior art date
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Pending
Application number
EP25182990.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Lemagnen
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 EP4671610A1 publication Critical patent/EP4671610A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00—Systems for controlling combustion
    • F23N5/20—Systems for controlling combustion with a time program acting through electrical means, e.g. using time-delay relays
    • F23N5/203—Systems for controlling combustion with a time program acting through electrical means, e.g. using time-delay relays using electronic means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/02—Premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air upstream of the combustion zone
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D2203/00—Gaseous fuel burners
    • F23D2203/10—Flame diffusing means
    • F23D2203/101—Flame diffusing means characterised by surface shape
    • F23D2203/1012—Flame diffusing means characterised by surface shape tubular
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2227/00—Ignition or checking
    • F23N2227/02—Starting or ignition cycles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2241/00—Applications
    • F23N2241/06—Space-heating and heating water

Definitions

  • the invention relates to a method for commissioning a heating device, a heating device and a computer program.
  • a wide variety of fuel-burning heating appliances are known. These appliances burn a fuel and utilize the heat of combustion. Such heating appliances are frequently used to heat a building, providing both space heating and hot water.
  • the heating appliance can be designed as a combination unit, heating both a heat transfer fluid in a heating circuit and domestic hot water.
  • these heating appliances have a three-way valve that, depending on the heat demand, directs the heat transfer fluid heated by the appliance to a heating circuit or a heat exchanger.
  • This heat exchanger is designed to transfer the heat to domestic hot water, thus providing hot water. Therefore, a distinction can be made between hot water operation (also known as DHW - Domestic Hot Water) and heating operation (also known as CH - Central Heating) when operating a heating appliance.
  • a feed system within the appliance is typically brought up to a predetermined starting power, drawing in a mass flow of combustion air via a combustion air supply.
  • a mass flow of fuel can be added to the combustion air, and the resulting combustion mixture can be fed to a burner within the heating appliance.
  • An ignition device can then ignite the combustion mixture.
  • the fuel ignites as it exits the burner into the combustion chamber of the heating appliance.
  • a safety period then elapses, and if a flame sensor detects a flame at the burner at the end of this period, the heating appliance can switch to free modulation, i.e., normal operation.
  • the safety period thus defines the maximum opening time of the gas valve in the event of a failed start-up, for example, without flame ignition. This safety period limits the amount of unburned fuel that can escape during a failed start-up attempt.
  • Start-up parameters such as the heat output of the supplied combustion mixture or the length of the safety period, are selected to ensure a reliable start-up process, particularly reliable flame ignition and rapid flame stabilization, low noise levels, and the prevention of delayed ignition.
  • a starting output of the heating appliance is often selected at approximately half its rated output (maximum heat output).
  • a disadvantage of starting up a heating appliance, particularly following a hot water demand, can be a delay that reduces user comfort, as the appliance typically operates at very high power or at its rated power to meet a hot water demand. Following ignition, which often starts at around half the rated power, a safety period must first elapse before the appliance can increase its output to or near its rated power to meet the hot water demand.
  • Another disadvantage, especially when heating is required by a small consumer with a low capacity for the heating circuit's heat transfer fluid, is that the consumer may experience a significant increase in the appliance's output.
  • the heat flow that develops after the heating unit is started up at approximately half its rated power cannot be transferred, or can only be transferred to a small extent. As a result, the heating unit could switch off again due to the resulting high return temperature. This undesirable effect also significantly reduces user comfort, as heating demands cannot be met.
  • the DE 10 2022 125 189 A1 This describes a method for commissioning a heating appliance in which the ignition power is adjusted to a detected power demand. However, this method cannot solve the problems described above regarding the reduction of user comfort.
  • the object of the present invention is to at least partially solve the problems described with reference to the prior art and, in particular, to propose a method for commissioning a heating device, a heating device and a computer program that enable safe and convenient commissioning of a heating device regardless of the heat requirement.
  • the invention should not significantly increase the complexity of a heating device, and retrofitting existing heating devices should also be possible.
  • Steps a), b), and c) of the procedure can be performed at least once in the specified order during a regular operating procedure.
  • the procedure can be performed at least once each time the heating appliance is commissioned. This procedure ensures a safe and convenient commissioning of the heating appliance.
  • the heating appliance is therefore a premixing or semi-premixing appliance designed for heating a building and providing heated domestic hot water or process water.
  • the appliance draws in a mass flow of combustion air via a conveying device and adds a mass flow of fuel gas to it through a gas valve, corresponding to a predetermined combustion air ratio.
  • the appliance can also use oxidizers other than combustion air.
  • the combustion mixture of fuel gas and combustion air can then be fed via a mixture channel to a burner located in a combustion chamber of the appliance.
  • a burner cavity can be connected to a mixture channel, allowing the combustion mixture to flow into the burner cavity before exiting the combustion chamber of the appliance and combusting there.
  • At least one heat exchanger can be thermally coupled to the combustion chamber, which can transfer the heat generated during combustion to a heat transfer medium, such as heating water.
  • the at least one heat exchanger can be designed to cool the exhaust gases produced during combustion to a temperature below the evaporation temperature of water, thus utilizing the resulting condensation heat.
  • a heating appliance can also be called a condensing boiler.
  • the exhaust gases from the combustion process can then be fed into a building's exhaust system via an exhaust duct from the heating appliance.
  • the exhaust system can be a single- or multi-flue system.
  • the heating unit can be, in particular, a wall-mounted unit.
  • the heating appliance can operate at various points within a modulation or power range, thus operating at different output levels.
  • modern heating appliances often feature a wide modulation range, for example, from 3.7 kilowatts [kW] to 30 kW, or a modulation ratio (ratio of maximum to minimum output) of 1:8.
  • the minimum output the heating appliance can deliver can be referred to as the minimum output, and the maximum output as the nominal output.
  • a wide modulation range places high demands on the burner and the heating appliance due to the very different shapes and characteristics of the flame.
  • the heating appliance can be designed to burn liquid or gaseous fuels, such as heating oil, fossil fuels like natural gas or liquefied petroleum gas (LPG), or hydrogen.
  • the heating appliance can be a gas-fired boiler, especially a condensing gas boiler.
  • the domestic hot water supply system of the heating appliance can include a heat exchanger that transfers heat from the heating system's heated heat transfer fluid to a mass flow of potable or domestic hot water.
  • the heat exchanger for domestic hot water supply is usually located between the flow and return pipes of the heating appliance.
  • a three-way valve allows the heat transfer fluid heated by the heating appliance to be directed either to the domestic hot water supply heat exchanger and/or to the heating circuit.
  • the heating appliance is often operated at or near its rated output. Therefore, for comfortable operation,
  • the three-way valve opens in such a way that all the heat transfer fluid heated by the boiler is fed to the hot water supply heat exchanger. Therefore, when the boiler is started up due to a hot water demand, the three-way valve is usually moved to a position that ensures all the heat transfer fluid heated by the boiler is used for hot water supply.
  • the ignition device can be any type of ignition system that ignites the combustion mixture in the combustion chamber during startup. Spark igniters are commonly used in heating appliances; these work by generating a spark between two electrodes, which ignites the combustion mixture. Glow igniters, also known as hot surface igniters, are another common type. These heat up to the ignition temperature of the combustion mixture based on their electrical resistance, thus igniting it. Pilot flames are also used; these are fueled by the heating appliance and are located near the burner, where they ignite the main flame.
  • a heat demand can be detected first, and in particular, a heat demand can be recorded.
  • a heat demand can relate to either heating or hot water.
  • the heat demand can, for example, be clearly detectable by sensors.
  • the heat demand can be triggered, for instance, by the (sensor-detected) opening of a thermostatic valve on a radiator connected to the heating appliance.
  • the connected heating circuit is identified.
  • a hot water demand can be identified by the (sensor-detected) opening of a hot water draw-off point, which causes a mass flow of potable or domestic hot water in the heat exchanger of the hot water supply, which can be detected by the heating unit.
  • the heating unit can move the three-way valve to a position for heating operation or a position for hot water supply.
  • the conveying system is first brought up to a predetermined starting power.
  • This starting power can be determined, for example, by the rotational speed of a conveying system designed as a blower.
  • a mass flow of combustion air can be assigned to the blower's rotational speed or the starting power.
  • a mass flow of fuel is added that corresponds to a predetermined combustion air-fuel ratio.
  • the starting power of the conveying system thus determines the heat output of the heating unit during commissioning.
  • the invention proposes to define parameters of the ignition operation of the heating device, namely the safety period and a starting power, depending on the type or origin of the heat requirement.
  • the heat demand can be detected.
  • This detection can be carried out by the heating unit's control and monitoring device, possibly in conjunction with suitable sensors.
  • the heating unit is usually switched off during step a).
  • the duration of the safety period and the starting power can be determined based on the heat demand recorded in step a).
  • the duration of the safety period and the starting power can be determined, in particular, depending on whether the heat demand is for heating or hot water. Alternatively or cumulatively, the safety period and the starting power can also be determined based on the magnitude of a heating demand.
  • a characteristic curve or map can be used to define these parameters, establishing a relationship between the heat demand, the duration of the safety period, and the starting power. This characteristic curve or map can be determined beforehand using a reference heating device through testing.
  • the heating appliance can be commissioned with the safety period duration and starting power specified in step b). Commissioning thus takes place with a safety period duration and starting power that are tailored to the heat demand. Therefore, the invention can, for example, significantly shorten the waiting time when hot water is required, without compromising the safety of the commissioning process.
  • the starting output for a hot water demand can be set in a range of 50% to 90% of the rated output of the heating appliance.
  • the starting output for a hot water demand can be in a range of 60% to 80% of the rated output or in a range of 65% to 75%.
  • the starting output can be set by the heating appliance or by the heating appliance's control unit based on the mass flow of combustion air supplied by the delivery system.
  • the safety period in step b) for a hot water demand can be set in a range of 2 seconds [s] to 6 s.
  • the safety period for a hot water demand can be in a range of 3 s to 5 s.
  • the safety period refers to the time during the start-up of the heating appliance from the opening of the gas valve until modulation is enabled, at which point the heating appliance can freely move to a modulation point corresponding to the heat demand.
  • the heating appliance can be configured so that, before modulation is enabled, and thus at the end of the safety period, the flame monitoring system of the heating appliance must detect a flame in order to enable modulation. If no flame is detected at the end of the safety period, the heating appliance could abort the start-up process.
  • the starting output for a heating demand can be set in a range of 95% to 255% or 150% to 200% of the minimum output of the heating appliance.
  • the starting output for a heating demand can be in a range of 165% to 185% of the minimum output or in a range of 160% to 170%.
  • the starting output can be set by the heating appliance or by the heating appliance's control unit based on the mass flow of combustion air supplied by the conveying system.
  • the safety period in step b) for a heating demand can be set in a range of 3 s to 7 s.
  • the safety period for a hot water demand can be in a range of 4 s to 6 s.
  • the safety period refers to the time during the commissioning of the heating appliance from the opening of the gas valve until modulation is enabled, at which point the heating appliance can freely move to a modulation point corresponding to the heat demand.
  • a heating appliance comprising a conveying device, which may in particular be designed as a blower, a gas valve configured to add fuel gas from a gas supply to a mass flow of fuel gas, a burner arranged in a combustion chamber, an ignition device, a flame monitoring device, and a control and regulating device.
  • the heating appliance may include further means adapted so that the heating appliance performs a method proposed herein.
  • the heating appliance may in particular be configured for the combustion of a fuel gas.
  • the heating appliance includes a control unit that can be configured to carry out one of the procedures proposed herein.
  • the control unit can, for example, include a processor.
  • the processor can, for instance, execute the procedure stored in a memory (of the control unit).
  • the control unit can be electrically connected to the conveying system, the flame monitoring system, the gas valve, and the ignition system.
  • data acquired or required during the execution of one of the procedures proposed herein can be stored in a memory of the control unit. This data can include, for example, a heat demand acquired in step a), as well as characteristic curves or maps that establish a relationship between the acquired heat demand and an applicable starting power and a applicable safety period, and which are used for carrying out step b).
  • Another aspect is also addressed by proposing a computer program product designed to carry out the procedure presented here.
  • this specifically concerns a computer program (product) comprising Commands that, when executed by a computer, cause it to carry out a procedure proposed here.
  • the computer program can, in particular, be executed on a control unit of the heating device.
  • This paper proposes a method for commissioning a heating appliance, a heating appliance itself, and a computer program that at least partially solve the problems described with reference to the state of the art.
  • the method and the heating appliance enable a permanently safe, robust, and convenient ignition operation of the heating appliance, whereby the time required for ignition as well as the noise emissions occurring during ignition are reduced compared to the state of the art.
  • FIG. 1 shows, in a schematic and exemplary manner, the sequence of a procedure proposed here.
  • the execution of steps a), b), and c), depicted in blocks 110, 120, and 130, can be carried out at least once in the specified order during a regular procedure or when commissioning the heating appliance.
  • steps a), b), and c) can be carried out at least once during each commissioning of the heating appliance. This procedure ensures a safe and convenient commissioning of a heating appliance.
  • FIG. 2 Figure 1 shows an exemplary and schematic representation of a heating device 1 proposed here.
  • This device can draw in combustion air via a combustion air supply 4 through a conveying device 2 and add fuel gas from a gas supply 13 to the drawn-in mass flow of combustion air via a gas valve 5.
  • the conveying device 2 can be designed, in particular, as a blower.
  • the combustion mixture of fuel gas and combustion air can then be conveyed via a mixture channel 11 to a combustion chamber.
  • the combustion mixture is supplied to the burner 3, which is arranged in the combustion chamber 8.
  • the burner 3 can be connected to the mixture channel 11 in such a way that the combustion mixture flows into a burner cavity, from which the burner 3 can exit into the combustion chamber 8 and combust.
  • An ignition device 15 and a flame monitoring device 12 can also be arranged on the burner 3.
  • the flame monitoring device 12 can, for example, include a UV sensor, i.e., a sensor for detecting ultraviolet radiation, or a glow plug.
  • a first heat exchanger 6 can be arranged on the combustion chamber 8, which can transfer the heat generated during combustion to a heat transfer medium, for example, heating water from a connected heating circuit 23.
  • the combustion products can be fed from the combustion chamber 8 to an exhaust pipe (exhaust system) 10 via an exhaust pipe 9.
  • the heating appliance 1 can also have a control unit 7, which includes a memory on which a computer program 14 proposed here is stored.
  • the control unit 7 can be connected to a network 16, for example to the Internet, and exchange data.
  • the heating unit 1 can be configured to provide heating heat to the heating circuit 23 as well as to provide hot water, i.e., heated drinking or domestic hot water.
  • the heating unit has a second heat exchanger 24, which can be arranged between a flow 19 and a return 20 of the heating circuit 23.
  • the second heat exchanger 24 can include a cold water inlet 21, for example, connected to a supply network or a well, and a hot water outlet 22, which can be connected to draw-off points such as a shower or faucets.
  • the second heat exchanger 24 can be connected to the flow 19 of the heating circuit 23 via a three-way valve 18.
  • the three-way valve 18 can be connected to and controlled by the control unit 7. can be controlled.
  • the control unit 7 can initiate a flow through the second heat exchanger 24 and/or the heating circuit 23.
  • a circulation pump 17 can be arranged in the return line 20 of the heating circuit 23, which is designed to circulate the heat transfer fluid in the heating circuit 23.
  • Fig. 3 The diagram shows exemplary parameter profiles that can occur when carrying out the procedure proposed here. It illustrates the combustion air ratio ⁇ to be set by the heating unit 1 as a function of the heat output PQ .
  • the heat output PQ of the heating unit 1 can be set within a range of a minimum output 25 and a nominal output 26.
  • the minimum output can be 3.7 kW and the nominal output 30 kW.
  • a heat demand for the heating unit 1 can be detected according to step a).
  • the control unit 7 can, for example, detect a mass flow of potable or service water flowing through the second heat exchanger 24, or recognize a temperature difference between the flow 19 and the return 20 greater than a predefined threshold value.
  • a safety period duration and a starting power output can be defined depending on the heat demand recorded in block 110 (step a)).
  • This definition can be used, in particular, to differentiate between a hot water demand and a heating demand.
  • an initial starting power output 27 of 6.5 kW, i.e., 175% of the minimum power output 25 of the heating appliance 1, and a safety period duration of 5 seconds can be defined.
  • a hot water demand in step b) (block 120) (block 120) a The second starting power is set to 28 of 21 kW, i.e., 70% of the nominal power of 20 kW, and a safety period of 4 seconds.
  • heating unit 1 starts with a high starting power of approximately 70% of its nominal power, allowing for faster modulation to the nominal power as the operating point for hot water supply, thus enabling faster provision of hot water at the desired temperature.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Inbetriebnahme eines Heizgerätes (1). Bei der Inbetriebnahme wird eine Fördereinrichtung (2) des Heizgeräts (1) auf eine Startleistung angefahren und ein, der Startleistung entsprechender, Massestrom Verbrennungsluft angesaugt, dem ein, einer vorgegebenen Luftzahl entsprechender Massestrom Brennstoff über ein Gasventil (5) zugesetzt wird, und das gebildete Verbrennungsgemisch aus einem Brenner (3) in eine Brennkammer (8) des Heizgeräts (1) austritt und dort von einer Zündeinrichtung (15) entzündet wird, wobei nach Ablauf eines Sicherheitszeitraums beginnend mit dem Öffnen des Gasventils (5) durch eine Flammenüberwachung (12) des Heizgeräts (1) eine Flamme festgestellt werden muss, damit das Heizgerät (1) die Inbetriebnahme beendet und in eine freie Modulation eintritt. Das Verfahren umfasst zumindest die folgenden Schritte:a) Erfassen einer Wärmeanforderung,b) Festlegen zumindest einer Zeitdauer des Sicherheitszeitraumes und einer Startleistung (27, 28) in Abhängigkeit der in Schritt a) erfassten Wärmeanforderung,c) Inbetriebnahme des Heizgeräts (1) mit der in Schritt b) festgelegten Zeitdauer des Sicherheitszeitraumes und der in Schritt b) festgelegten Startleistung (27, 28)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Inbetriebnahme eines Heizgeräts, ein Heizgerät sowie ein Computerprogramm.
  • Es sind eine Vielzahl von, einen Brennstoff verbrennenden, Heizgeräten bekannt. Diese verbrennen einen Brennstoff und nutzen die Reaktionswärme der Verbrennung. Häufig werden derartige Heizgeräte zur Wärmeversorgung eines Gebäudes eingesetzt und stellen sowohl Heizungswärme als auch Warmwasser bereit. Dafür kann das Heizgerät als Kombinationsgerät ausgebildet sein und sowohl einen Wärmeträger eines Heizkreises als auch Trink- oder Brauchwasser erwärmen. In der Regel weisen derartige Heizgeräte hierfür ein Dreiwegeventil auf, das in Abhängigkeit der Wärmeanforderung den vom Heizgerät erwärmten Wärmeträger einem Heizkreis oder einem Wärmetauscher zuführt, der zur Übertragung der Wärme auf Trink- oder Brauchwasser und somit zur Warmwasserbereitstellung eingerichtet ist. Insofern kann bei dem Betrieb eines Heizgeräts zwischen einem Warmwasserbetrieb (auch als DHW- Domestic Hot Water bezeichnet) oder Heizbetrieb (auch als CH-Central Heating bezeichnet) unterschieden werden.
  • Für eine Inbetriebnahme eines derartigen Heizgeräts wird in der Regel eine Fördereinrichtung des Heizgerätes auf eine vorgegebene Startleistung angefahren, die einen Massestrom Verbrennungsluft über einen Verbrennungsluftzuführung ansaugt. Nach Erreichen der Startleistung kann dem Massestrom Verbrennungsluft ein Massestrom Brennstoff zugesetzt werden und das entstehende Verbrennungsgemisch einem Brenner des Heizgeräts zugeführt werden. Eine Zündeinrichtung kann das Verbrennungsgemisch beim Austreten aus dem Brenner in eine Brennkammer des Heizgeräts entzünden. Nunmehr wird noch ein Sicherheitszeitraum abgewartet und wenn am Ende des Sicherheitszeitraumes eine Flammenüberwachung des Heizgeräts eine Flamme am Brenner feststellen kann, kann das Heizgerät in die freie Modulation, also den Regelbetrieb, übergehen. Der Sicherheitszeitraum bezeichnet somit die maximale Öffnungszeit des Gasventils bei einer fehlgeschlagenen Inbetriebnahme, beispielsweise ohne Flammenbildung. Der Sicherheitszeitraum begrenzt damit die Menge an unverbranntem Brennstoff, der bei einem fehlgeschlagenen Versuch einer Inbetriebnahme austreten kann. Es werden Parameter der Inbetriebnahme, beispielsweise eine Wärmeleistung des zugeführten Verbrennungsgemisches oder auch die Länge der Sicherheitszeitraumes, im Hinblick auf einen sicheren Startvorgang, insbesondere eine sichere Flammenbildung und schnelle Stabilisierung der Flamme, eine geringe Geräuschentwicklung und eine Vermeidung später Zündungen, ausgewählt. Häufig wird eine Startleistung des Heizgerätes in einem Bereich von ca. der Hälfte der Nennleistung (der maximalen Wärmeleistung) eines Heizgerätes ausgewählt.
  • Nachteilig kann es bei einer Inbetriebnahme des Heizgerätes, insbesondere in Folge einer Warmwasseranforderung, zu einer, den Nutzerkomfort einschränkenden, Verzögerung kommen, da zur Beantwortung einer Warmwasseranforderung ein Heizgerät zumeist mit sehr hoher Leistung oder mit Nennleistung betrieben wird. So muss im Anschluss an eine Zündung des Heizgeräts mit einer Startleistung, die häufig im Bereich von ca. der halben Nennleistung liegen kann, zunächst der Sicherheitszeitraum abgewartet werden, bevor das Heizgerät die Leistung auf Nennleistung oder nahe derselben steigern kann, um die Warmwasseranforderung zu beantworten. Weiter nachteilig kann es bei einer Heizungsanforderung, insbesondere von einem kleinen Verbraucher mit einer geringen Kapazität für Wärmeträger des Heizkreises, vorkommen, dass der Verbraucher den hohen, sich einstellenden Wärmestrom im Anschluss an die Inbetriebnahme des Heizgerätes mit ca. halber Nennleistung nicht oder nur einen geringen Anteil übertragen kann. In Folge könnte das Heizgerät sich aufgrund daraus resultierenden hohen Rücklauftemperatur wieder ausschaltet. Auch dieser ungewollte Effekt schränkt den Nutzerkomfort erheblich ein, da eine Heizungsanforderung nicht beantwortet werden kann.
  • Die DE 10 2022 125 189 A1 beschreibt ein Verfahren zur Inbetriebnahme eines Heizgeräts, bei dem die Zündleistung an eine erfasste Leistungsanforderung angepasst wird. Oben beschriebene Probleme im Hinblick auf eine Einschränkung des Nutzerkomforts vermag dieses Verfahren jedoch nicht zu lösen.
  • Auch die DE 10 2020 133 955 A1 offenbart ein Verfahren zum Zünden eines Verbrennungsprozesses für ein mit einem wasserstoffhaltigen Brenngas betriebenes Heizgerät. Dabei wird ein Zündzeitintervall gewählt, das kleiner als der Sicherheitszeitraumist ist. Nach Ablauf des Zündzeitintervalls wird die Zündeinrichtung außer Betrieb genommen. Auch diese Lösung kann die oben beschriebenen Probleme nicht mindern.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme wenigstens teilweise zu lösen und insbesondere ein Verfahren zur Inbetriebnahme eines Heizgeräts, ein Heizgerät sowie ein Computerprogramm vorzuschlagen, die eine sichere und komfortable Inbetriebnahme eines Heizgeräts unabhängig von der Wärmeanforderung ermöglichen.
  • Zudem soll die Erfindung die Komplexität eines Heizgerätes zumindest nicht wesentlich erhöhen und auch eine Nachrüstung an bestehenden Heizgeräten möglich sein.
  • Diese Aufgaben werden gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der hier vorgeschlagenen Lösung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben. Es wird darauf hingewiesen, dass die in den 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. Bei der Inbetriebnahme wird eine Fördereinrichtung des Heizgeräts auf eine (vorbestimmte bzw. festzulegende) Startleistung angefahren und somit ein der Startleistung entsprechender Massestrom Verbrennungsluft angesaugt, dem ein einer vorgegebenen Luftzahl entsprechender Massestrom Brennstoff zugesetzt wird. Das gebildete Verbrennungsgemisch tritt aus einem, in einer Brennkammer des Heizgeräts angeordneten Brenner aus und wird von einer Zündeinrichtung entzündet. Nach Ablauf eines (vorbestimmten bzw. festzulegenden) Sicherheitszeitraums, der mit dem Öffnen des Gasventils beginnt, muss durch eine Flammenüberwachung des Heizgeräts eine Flamme festgestellt werden, damit das Heizgerät die Inbetriebnahme beendet und in eine freie Modulation eintritt. Das Verfahren umfasst zumindest die folgenden weiteren bzw. präzisierenden Schritte:
    1. a) Erfassen einer Wärmeanforderung,
    2. b) Festlegen einer Zeitdauer des Sicherheitszeitraumes und einer Startleistung in Abhängigkeit der in Schritt a) erfassten Wärmeanforderung,
    3. c) Inbetriebnahme des Heizgeräts mit der in Schritt b) festgelegten Zeitdauer des Sicherheitszeitraumes und der in Schritt b) festgelegten Startleistung.
  • Die Schritte a), b) und c) des Verfahrens können bei einem regulären Verfahrensablauf mindestens einmal in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt werden. Das Verfahren kann mindestens einmal bei jeder Inbetriebnahme des Heizgeräts ausgeführt werden. Das Verfahren dient einer sicheren und gleichzeitig komfortablen Inbetriebnahme eines Heizgeräts.
  • Bei dem Heizgerät handelt es sich somit um ein vormischendes oder teilvormischendes Heizgerät, das zur Heizung eines Gebäudes und zur Bereitstellung von erwärmtem Trink- oder Brauchwasser eingerichtet ist. Dabei saugt das Heizgerät mit einer Fördereinrichtung einen Massestrom Verbrennungsluft an und setzt diesem über ein Gasventil einen, einem vorgegebenen Verbrennungsluftverhältnis entsprechenden, Massestrom Brenngas zu. Das Heizgerät kann jedoch auch andere Oxidationsmittel als Verbrennungsluft nutzen. Das Verbrennungsgemisch aus Brenngas und Verbrennungsluft kann nunmehr über einen Gemischkanal einem, in einer Brennkammer des Heizgeräts angeordneten, Brenner zugeführt werden. Ein Brennerhohlraum des Brenners, kann mit einem Gemischkanal verbunden sein, so dass das Verbrennungsgemisch in den Brennerhohlraum strömen kann, bevor es in eine Brennkammer des Heizgeräts austritt und dort verbrennt. Mit der Brennkammer kann mindestens ein Wärmetauscher thermisch gekoppelt sein, der die bei der Verbrennung entstehende Wärme auf einen Wärmeträger, beispielsweise Heizungswasser, übertragen kann. Der mindestens eine Wärmetauscher kann dazu eingerichtet sein, die bei der Verbrennung entstehenden Abgase auf eine Temperatur unterhalb der Verdampfungstemperatur von Wasser abzukühlen und somit die dabei entstehende Kondensationswärme zu nutzen. Ein derartiges Heizgerät kann auch als Brennwertheizgerät bezeichnet werden. Die Abgase des Verbrennungsprozesses können dann über einen Abgaskanal des Heizgeräts einer Abgasanlage eines Gebäudes zugeführt werden. Die Abgasanlage kann dabei eine einfach- oder mehrfachbelegte Abgasanlage sein. Das Heizgerät kann insbesondere ein wandhängendes Heizgerät sein.
  • Das Heizgerät kann verschiedene Betriebspunkte innerhalb eines Modulations- bzw. Leistungsbereiches anfahren und so mit unterschiedlichen Leistungen betrieben werden. Moderne Heizgeräte weisen zur Steigerung der Effizienz und Standzeit häufig einen großen Modulationsbereich auf, beispielsweise von 3,7 Kilowatt [kW] bis 30 kW oder einer Modulationsrate (Verhältnis von maximaler zu minimaler Leistung) von 1 zu 8. Die minimale vom Heizgerät erbringbare Leistung kann als Minimalleistung bezeichnet werden und die maximal erbringbare Leistung als Nennleistung. Ein großer Modulationsbereich stellt aufgrund sehr unterschiedlicher Ausbildungen und Eigenschaften der Flamme hohe Anforderungen an den Brenner bzw. das Heizgerät.
  • Das Heizgerät kann zur Verbrennung von flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen eingerichtet sein, beispielhaft können dies Heizöl, fossile Brenngase wie Erdgas oder Flüssiggas (LPG) oder auch Wasserstoff sein. Insbesondere kann es sich bei dem Heizgerät um ein Gasheizgerät handeln, insbesondere ein Gasheizgerät mit Brennwerttechnik.
  • Die Warmwasserbereitstellung des Heizgerätes kann einen Wärmetauscher umfassen, der Wärme vom Heizgerät erwärmten Wärmeträger des Heizkreises auf einen Massestrom Trinkwasser oder Brauchwasser überträgt. Der Wärmetauscher zur Warmwasserbereitstellung wird zumeist zwischen einem Vorlauf und einem Rücklauf des Heizgerätes angeordnet. Über ein Dreiwegeventil kann ein vom Heizgerät erwärmter Massestrom Wärmeträger entweder dem Wärmetauscher der Warmwasserbereitstellung und/ oder dem Heizkreis zugeleitet werden. Für eine Warmwasserbereitstellung wird das Heizgerät häufig mit Nennleistung oder nahe der Nennleistung betrieben. Daher wird für eine komfortable Warmwasserbereitstellung das Dreiwegeventil derart geöffnet, dass der gesamte vom Heizgerät erwärmte Wärmeträger dem Wärmetauscher der Warmwasserbereitstellung zugeführt wird. Insofern wird in der Regel bei einer Inbetriebnahme des Heizgerätes aufgrund einer Warmwasseranforderung das Dreiwegeventil in eine Stellung verbracht, die bewirkt, dass der gesamte vom Heizgerät erwärmte Wärmeträger zur Warmwasserbereitstellung genutzt wird.
  • Bei der Zündeinrichtung kann es sich um eine beliebige Zündeinrichtung handeln, die das Verbrennungsgemisch in der Brennkammer im Rahmen der Inbetriebnahme entzündet. Häufig kommen bei Heizgeräten Funkenzünder zum Einsatz, bei denen eine elektrische Spannung zwischen zwei Elektroden einen Zündfunken bewirkt, der das Verbrennungsgemisch entzünden kann. Zudem sind Glühzünder bekannt, auch als Hot Surface Ignitor bezeichnet, die, basierend auf ihrem elektrischen Widerstand, auf eine Zündtemperatur des Verbrennungsgemisches erwärmt werden und dieses entzünden. Auch bekannt sind Pilotflammen, die mit dem Brennstoff des Heizgerätes betrieben werden und im Bereich des Brenners betrieben werden und dort die "Haupt-"flamme entzünden können.
  • Bei der Inbetriebnahme eines derartigen Heizgeräts kann zunächst bzw. insbesondere eine Wärmeanforderung erfasst werden. Dies erlaubt insbesondere eine Bewertung, für welche Anschlussgeräte und/oder Heizkreise Wärme angefragt wird, also beispielsweise Wärme für einen angeschlossenen Warmwasserkreislauf (z.B. für eine Dusche, etc.) oder für einen angeschlossenen Heizungskreislauf (z.B. mit einem Flächenheizkörper). Folglich kann die Wärmeanforderung eine Heizungsanforderung oder eine Warmwasseranforderung betreffen. Die Wärmeanforderung kann z. B. eindeutig sensorisch erfassbar sein bzw. erfasst werden. Die Wärmeanforderung kann beispielsweise durch ein (sensorisch erfasstes) Öffnen eines Thermostatventils eines Heizkörpers als Verbraucher eines mit dem Heizgerät verbundenen Heizkreises identifiziert werden. Dies bewirkt, dass Wärmeträger des Heizkreises durch den Verbraucher strömt und sich dort abkühlt, was das Heizgerät anhand eines Absinkens der Rücklauftemperatur feststellen kann. Eine Warmwasseranforderung kann durch ein (sensorisch erfasstes) Öffnen einer Entnahmestelle für Warmwasser identifiziert werden, das einen Massestrom Trink- oder Brauchwasser im Wärmetauscher der Warmwasserbereitstellung bewirkt, der vom Heizgerät festgestellt werden kann. In Folge der Wärmeanforderung kann das Heizgerät das Dreiwegeventil auf eine Position für Heizbetrieb oder eine Position der Warmwasserbereitstellung verfahren.
  • Für die Inbetriebnahme wird zunächst die Fördereinrichtung auf eine vorgegebene Startleistung angefahren. Die Startleistung kann beispielsweise durch eine Drehzahl einer als Gebläse ausgebildeten Fördereinrichtung vorgegeben sein. Der Drehzahl des Gebläses bzw. der Startleistung kann ein Massestrom Verbrennungsluft zugeordnet werden. In Abhängigkeit des Massestromes Verbrennungsluft, der durch einen Sensor erfasst und/ oder anhand der Drehzahl bestimmt werden kann, wird ein Massestrom Brennstoff zugesetzt, der einem vorgegebenen Verbrennungsluftverhältnis entspricht. Die Startleistung der Fördereinrichtung bestimmt somit die Wärmeleistung des Heizgerätes während der Inbetriebnahme.
  • Die Erfindung schlägt vor, Parameter des Zündbetriebs des Heizgerätes, nämlich den Sicherheitszeitraum und eine Startleistung, in Abhängigkeit der Art bzw. des Ursprungs der Wärmeanforderung festzulegen.
  • Gemäß Schritt a) kann die Wärmeanforderung erfasst werden. Das Erfassen kann durch das Regel- und Steuergerät des Heizgeräts erfolgen, gegebenenfalls in Verbindung mit einer angepassten Sensorik. Während der Durchführung des Schrittes a) ist das Heizgerät in der Regel ausgeschaltet.
  • Gemäß Schritt b) kann das Festlegen zumindest einer Zeitdauer des Sicherheitszeitraumes und einer Startleistung in Abhängigkeit der in Schritt a) erfassten Wärmeanforderung erfolgen. Das Festlegen der Zeitdauer des Sicherheitszeitraumes und der Startleistung kann insbesondere in Abhängigkeit des Umstandes erfolgen, ob die Wärmeanforderung eine Heizungsanforderung oder eine Warmwasseranforderung betrifft. Alternativ oder kumulativ können der Sicherheitszeitraum und die Startleistung jedoch auch in Abhängigkeit der Höhe einer Heizungsanforderung festgelegt werden. Für das Festlegen kann eine Kennlinie oder ein Kennfeld genutzt werden, die einen Zusammenhang zwischen der Wärmeanforderung und der Zeitdauer des Sicherheitszeitraums und der Startleistung herstellt. Die Kennlinie bzw. das Kennfeld kann dabei im Vorfeld an einem Referenzheizgerät im Rahmen von Versuchen ermittelt werden.
  • Gemäß Schritt c) kann die Inbetriebnahme des Heizgeräts mit der in Schritt b) festgelegten Zeitdauer des Sicherheitszeitraumes und der in Schritt b) festgelegten Startleistung erfolgen. Die Inbetriebnahme erfolgt somit mit einer Zeitdauer des Sicherheitszeitraums und einer Startleistung, die auf die Wärmeanforderung abgestimmt sind. Insofern kann die Erfindung beispielsweise die Wartezeit bei einer Warmwasseranforderung deutlich verkürzen, ohne dass die Sicherheit der Inbetriebnahme gemindert wird.
  • Gemäß einer Ausgestaltung kann in Schritt b) die Startleistung für eine Warmwasseranforderung in einem Bereich von 50 Prozent [%] bis 90 Prozent der Nennleistung des Heizgeräts festgelegt werden. Insbesondere kann die Startleistung für eine Warmwasseranforderung in einem Bereich von 60 % bis 80 % der Nennleistung oder in einem Bereich von 65 % bis 75% liegen. Die Startleistung kann durch das Heizgerät bzw. durch das Regel- und Steuergerät des Heizgeräts anhand des durch die Fördereinrichtung zugeführten Massestroms Verbrennungsluft eingestellt werden.
  • Gemäß einer Ausgestaltung kann der Sicherheitszeitraum in Schritt b) für eine Warmwasseranforderung in einem Bereich von 2 Sekunden [s] bis 6 s festgelegt werden. Insbesondere kann der Sicherheitszeitraum für eine Warmwasseranforderung in einem Bereich von 3 s bis 5 s liegen. Der Sicherheitszeitraum bezeichnet hier den Zeitraum während der Inbetriebnahme des Heizgeräts vom Öffnen des Gasventils bis zu einer Freigabe der Modulation, ab der das Heizgerät frei einen Modulationspunkt entsprechend der Wärmeanforderung anfahren kann. Zudem kann das Heizgerät dazu eingerichtet sein, dass vor der Freigabe der Modulation und somit am Ende des Sicherheitszeitraums von der Flammenüberwachung des Heizgeräts eine Flamme erkannt werden muss, um die Modulation freizugeben. Sollte keine Flamme am Ende des Sicherheitszeitraumes erkannt werden, könnte das Heizgerät die Inbetriebnahme abbrechen.
  • Gemäß einer Ausgestaltung kann in Schritt b) die Startleistung für eine Heizungsanforderung in einem Bereich von 95 % bis 255 % oder auch 150 % bis 200 % der Minimalleistung des Heizgeräts festgelegt werden. Insbesondere kann die Startleistung für eine Heizungsanforderung in einem Bereich von 165 % bis 185 % der Minimalleistung oder in einem Bereich von 160 % bis 170 % liegen. Auch hier kann die Startleistung durch das Heizgerät bzw. durch das Regel- und Steuergerät des Heizgeräts anhand des durch die Fördereinrichtung zugeführten Massestroms Verbrennungsluft eingestellt werden.
  • Gemäß einer Ausgestaltung kann der Sicherheitszeitraum in Schritt b) für eine Heizungsanforderung in einem Bereich von 3 s bis 7 s festgelegt werden. Insbesondere kann der Sicherheitszeitraum für eine Warmwasseranforderung in einem Bereich von 4 s bis 6 s liegen. Der Sicherheitszeitraum bezeichnet hier den Zeitraum während der Inbetriebnahme des Heizgeräts vom Öffnen des Gasventils bis zu einer Freigabe der Modulation, ab der das Heizgerät frei einen Modulationspunkt entsprechend der Wärmeanforderung anfahren kann.
  • Nach einem weiteren Aspekt wird ein Heizgerät vorgeschlagen, aufweisend eine Fördereinrichtung, die insbesondere als Gebläse ausgebildet sein kann, ein Gasventil, das dazu eingerichtet ist, Brenngas aus einer Gaszuführung einem Massestrom Brenngas zuzusetzen, einen in einer Brennkammer angeordneten Brenner, eine Zündeinrichtung, eine Flammenüberwachung sowie ein Regel- und Steuergerät. Das Heizgerät kann weitere Mittel umfassen, die so angepasst sind, dass das Heizgerät ein hier vorgeschlagenes Verfahren ausführt. Das Heizgerät kann insbesondere zur Verbrennung eines Brenngases eingerichtet sein.
  • Das Heizgerät umfasst ein Regel- und Steuergerät, das zur Durchführung eines hier vorgeschlagenen Verfahrens eingerichtet sein kann. 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 der Fördereinrichtung, der Flammenüberwachung, dem Gasventil und der Zündeinrichtung 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 eine in Schritt a) erfasste Wärmeanforderung sowie Kennlinien oder Kennfelder, die einen Zusammenhang zwischen der erfassten Wärmeanforderung und einer anzuwendenden Startleistung und eines anzuwendenden Sicherheitszeitraums herstellen und für die Durchführung des Schrittes b) herangezogen werden.
  • Nach einem weiteren Aspekt wird auch ein Computerprogrammprodukt vorgeschlagen, welches zur 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.
  • Die im Zusammenhang mit dem Verfahren erörterten Details, Merkmale und vorteilhaften Ausgestaltungen können entsprechend auch bei dem hier vorgestellten Heizgerät sowie dem Computerprogrammprodukt 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 Heizgeräts, ein Heizgerät sowie ein Computerprogramm vorgeschlagen, welche die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise lösen. Insbesondere ermöglichen das Verfahren und das Heizgerät einen dauerhaft sicheren, robusten und komfortablen Zündbetrieb des Heizgerätes, wobei insbesondere die für den Zündbetrieb notwendige Zeitdauer als auch auftretende Geräuschemissionen während des Zündbetriebs gegenüber dem Stand der Technik gemindert werden können.
  • Weiter vorteilhaft können auch bestehende Heizgeräte problemlos dazu eingerichtet werden, ein hier vorgeschlagenes Verfahren auszuführen, da hierfür keine zusätzliche Sensorik oder anderweitige Bauteile nachzurüsten sind.
  • 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 den 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 bzw. bei einer Inbetriebnahme des Heizgeräts mindestens einmal in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt werden. Insbesondere können die Schritte a), b) und c) mindestens einmal bei jeder Inbetriebnahme des Heizgeräts durchgeführt werden. Das Verfahren dient einer sicheren und komfortablen Inbetriebnahme eines Heizgerätes.
  • Fig. 2 zeigt beispielhaft und schematisch ein hier vorgeschlagenes Heizgerät 1. Dieses kann über eine Verbrennungsluftzuführung 4 Verbrennungsluft durch eine Fördereinrichtung 2 ansaugen und über ein Gasventil 5 ein Brenngas aus einer Gaszuführung 13 dem angesaugten Massestrom Verbrennungsluft zusetzen. Die Fördereinrichtung 2 kann insbesondere als Gebläse ausgebildet sein. Das Verbrennungsgemisch aus Brenngas und Verbrennungsluft kann nunmehr über einem Gemischkanal 11 einem, in einer Brennkammer 8 angeordneten, Brenner 3 zugeführt werden. Der Brenner 3 kann mit dem Gemischkanal 11 derart verbunden sein, dass Verbrennungsgemisch in einen Brennerhohlraum strömen, aus dem Brenner 3 in die Brennkammer 8 austreten und verbrennen kann. Am Brenner 3 kann zudem eine Zündeinrichtung 15 sowie eine Flammenüberwachung 12 angeordnet sein. Die Flammenüberwachung 12 kann beispielsweise einen UV- Sensor, also ein Sensor zur Erfassung ultravioletter Strahlung oder auch einen Glühzünder, umfassen. An der Brennkammer 8 kann ein erster Wärmetauscher 6 angeordnet sein, der bei der Verbrennung entstehende Wärme auf einen Wärmeträger, beispielsweise Heizungswasser eines verbundenen Heizkreises 23, übertragen kann.
  • Die Verbrennungsprodukte können über ein Abgasrohr 9 aus der Brennkammer 8 einer Abgasleitung (Abgasanlage) 10 zugeführt werden. Das Heizgerät 1 kann zudem ein Regel-und Steuergerät 7 aufweisen, das einen Speicher umfasst, auf dem ein hier vorgeschlagenes Computerprogramm 14 gespeichert ist. Das Regel- und Steuergerät 7 kann mit einem Netzwerk 16, beispielsweise mit dem Internet, verbunden sein und Daten austauschen.
  • Das Heizgerät 1 kann zur Bereitstellung von Heizungswärme in den Heizkreis 23 als auch zur Bereitstellung von Warmwasser, also von erwärmtem Trink- oder Brauchwasser, eingerichtet sein. Zur Warmwasserbereitstellung hat das Heizgerät einen zweiten Wärmetauscher 24, der zwischen einem Vorlauf 19 und einem Rücklauf 20 des Heizkreises 23 angeordnet sein kann. Der zweite Wärmetauscher 24 kann einen Kaltwasserzulauf 21 umfassen, beispielsweise verbunden mit einem Versorgungsnetz oder einem Brunnen, und einen Warmwasserauslauf 22 aufweisen, der mit Entnahmestellen wie einer Dusche oder Armaturen verbunden sein kann. Der zweite Wärmetauscher 24 kann über ein Dreiwegeventil 18 mit dem Vorlauf 19 des Heizkreises 23 verbunden sein. Das Dreiwegeventil 18 kann mit dem Regel- und Steuergerät 7 verbunden sein und von diesem gesteuert werden. Somit kann das Regel- und Steuergerät 7 eine Durchströmung des zweiten Wärmetauschers 24 und/ oder des Heizkreises 23 initiieren. Im Rücklauf 20 des Heizkreises 23 kann eine Umwälzpumpe 17 angeordnet sein, die dazu eingerichtet ist, den Wärmeträger im Heizkreis 23 umzuwälzen.
  • Fig. 3 zeigt beispielhaft Parameterverläufe, die sich bei Durchführung eines hier vorgeschlagenen Verfahrens einstellen können. Das Diagramm stellt das vom Heizgerät 1 einzustellende Verbrennungsluftverhältnis λ in Abhängigkeit der Wärmeleistung PQ dar. Die Wärmeleistung PQ des Heizgeräts 1 kann in einem Bereich von einer Minimalleistung 25 und einer Nennleistung 26 des Heizgeräts 1 eingestellt werden. Bei dem Heizgerät 1 kann die Minimalleistung bei 3,7 kW und die Nennleistung bei 30 kW liegen.
  • In Block 110 kann gemäß Schritt a) eine Wärmeanforderung an das Heizgerät 1 erfasst werden. Hierzu kann das Regel- und Steuergerät 7 beispielsweise einen, den zweiten Wärmetauscher 24 durchströmenden, Massestrom Trink- oder Brauchwasser feststellen oder auch eine Temperaturspreizung zwischen dem Vorlauf 19 und dem Rücklauf 20 größer einem vorgegebenen Schwellwert erkennen.
  • In Block 120 kann gemäß Schritt b) eine Zeitdauer des Sicherheitszeitraumes und eine Startleistung in Abhängigkeit der in Block 110 (Schritt a)) erfassten Wärmeanforderung festgelegt werden. Das Festlegen kann insbesondere im Hinblick auf eine Unterscheidung der Wärmanforderung in eine Warmwasseranforderung und eine Heizungsanforderung erfolgen. So kann beispielsweise im Rahmen der Durchführung des Schrittes b) in Block 120 bei einer Heizungsanforderung eine erste Startleistung 27 von 6,5 kW, also von 175 % der Minimalleistung 25 des Heizgeräts 1 festgelegt und eine Zeitdauer des Sicherheitszeitraums von 5 Sekunden. Bei einer Warmwasseranforderung kann in Schritt b) (Block 120) eine zweite Startleistung 28 von 21 kW, also 70 % der Nennleistung von 20 kW, und eine Zeitdauer des Sicherheitszeitraumes von 4 Sekunden festgelegt werden. Diese Werte können die Wartezeit bei einer Warmwasserentnahme gegenüber einem Heizgerät 1 nach dem Stand der Technik erheblich verkürzen. Vorteilhaft wird das Heizgerät 1 bereits mit einer hohen Startleistung von ca. 70 % der Nennleistung gestartet, so dass eine Modulation auf die Nennleistung als Betriebspunkt der Warmwasserbereitstellung schneller erreicht und somit schneller Warmwasser einer gewünschten Temperatur bereitgestellt werden kann.
  • 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
    Verbrennungsluftzuführung
    5
    Gasventil
    6
    erster Wärmetauscher
    7
    Regel- und Steuergerät
    8
    Brennkammer
    9
    Abgasrohr
    10
    Abgasanlage
    11
    Gemischkanal
    12
    Flammenüberwachung
    13
    Gaszuführung
    14
    Computerprogramm
    15
    Zündeinrichtung
    16
    Netzwerk
    17
    Umwälzpumpe
    18
    Dreiwegeventil
    19
    Vorlauf
    20
    Rücklauf
    21
    Kaltwasserzulauf
    22
    Warmwasserauslauf
    23
    Heizkreis
    24
    zweiter Wärmetauscher
    25
    Minimalleistung
    26
    Nennleistung
    27
    erste Startleistung
    28
    zweite Startleistung
    110
    Block
    120
    Block
    130
    Block

Claims (9)

  1. Verfahren zur Inbetriebnahme eines Heizgerätes (1) mit einer Fördereinrichtung (2), eine Brennkammer (8) mit einem Brenner (3), einem Gasventil (5), einer Zündeinrichtung (15) und einer Flammenüberwachung (12), bei dem die Fördereinrichtung (2) auf eine Startleistung angefahren wird, ein der Startleistung entsprechender Massestrom Verbrennungsluft angesaugt wird, dem ein einer vorgegebenen Luftzahl entsprechender Massestrom Brennstoff über das Gasventil (5) zugesetzt wird, und bei dem das gebildete Verbrennungsgemisch in die Brennkammer (8) austritt und dort von der Zündeinrichtung (15) entzündet wird, wobei nach Ablauf eines Sicherheitszeitraums beginnend mit dem Öffnen des Gasventils (5) durch eine Flammenüberwachung (12) eine Flamme festgestellt werden muss, damit das Heizgerät (1) die Inbetriebnahme beendet und in eine freie Modulation eintritt, wobei das Verfahren zumindest die folgenden weiteren Schritte umfasst:
    a) Erfassen einer Wärmeanforderung,
    b) Festlegen einer Zeitdauer des Sicherheitszeitraumes und einer Startleistung (27, 28) in Abhängigkeit der in Schritt a) erfassten Wärmeanforderung,
    c) Inbetriebnahme des Heizgeräts (1) mit der in Schritt b) festgelegten Zeitdauer des Sicherheitszeitraumes und der festgelegten Startleistung (27, 28).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei in Schritt b) die Zeitdauer des Sicherheitszeitraumes und die Startleistung (27, 28) in Abhängigkeit davon festgelegt wird, ob die Wärmeanforderung eine Warmwasseranforderung oder eine Heizungsanforderung ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Startleistung (27, 28) in Schritt b) für eine Heizungsanforderung in einem Bereich von 95 Prozent bis 255 Prozent der Minimalleistung (25) des Heizgeräts (1) festgelegt wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei die Startleistung (27, 28) in Schritt b) für eine Warmwasseranforderung in einem Bereich von 50 Prozent bis 90 Prozent der Nennleistung (26) des Heizgeräts (1) festgelegt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei der Sicherheitszeitraum in Schritt b) für eine Heizungsanforderung in einem Bereich von 3 Sekunden bis 7 Sekunden festgelegt wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei der Sicherheitszeitraum in Schritt b) für eine Warmwasseranforderung in einem Bereich von 2 Sekunden bis 6 Sekunden festgelegt wird.
  7. Heizgerät (1), umfassend zumindest eine Fördereinrichtung (2), ein Gasventil (5), einen in einer Brennkammer (8) angeordneten Brenner (3), eine Flammenüberwachung (12), eine Zündeinrichtung (15) sowie ein Regel- und Steuergerät (7), dazu eingerichtet, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 auszuführen.
  8. Heizgerät (1) nach Anspruch 7, wobei das Heizgerät (1) ein Gasheizgerät ist und über Brennwerttechnik verfügt.
  9. Computerprogrammprodukt (14), umfassend Befehle, die ein Heizgerät (1) nach Anspruch 7 dazu veranlassen, ein Verfahren nach Anspruch 1 auszuführen.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102020133955A1 (de) 2020-12-17 2022-06-23 Vaillant Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Schutz eines Heizgerätes beim Zünden eines Gemisches aus Luft und wasserstoffhaltigem Brenngas
EP4345378A1 (de) * 2022-09-29 2024-04-03 Vaillant GmbH Verfahren zur inbetriebnahme eines heizgerätes, regel- und steuergerät, heizgerät und computerprogramm

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