NL1031520C2 - Verwarmingsinrichting. - Google Patents

Description

VERWARMTNGSINRICHTING

De uitvinding heeft betrekking op een verwarmingsinrichting, zoals een warmwaterketel en/of een centrale verwarmingsketel, 5 omvattende een brandstofverbrandingskamer met een warmtewisselaar, een interne brandstoftoevoerleiding met een aansluiting voor een externe brandstoftoevoerleiding, een interne luchttoevoerleiding met een aansluiting voor een externe luchttoevoerbuis en een interne rookgasafvoerbuis 10 met een aansluiting voor een externe rookgasafvoerbuis, waarbij in interne luchttoevoerbuis en/of in de interne rookgasafvoerbuis een ventilator is geplaatst.

De onderhavige uitvinding heeft in het bijzonder betrekking 15 op de regeling van een verwarmingstoestel, in het bijzonder een centrale-verwarmingsketel met een ingebouwde ventilator, hetzij voor het aanzuigen van de verbrandingslucht, of voor het afzuigen van de rookgassen.

20 Nog meer in het bijzonder heeft de uitvinding betrekking op een zogenaamd "premix"-verbrandingssysteem. Een dergelijke verbrandingstoestel heeft een menginrichting, waarbij de juiste hoeveelheid verbrandingslucht voor een bepaalde gashoeveelheid voordat dit naar de brander wordt gevoerd, bij 25 elkaar gebracht wordt en in gemengde vorm naar de brander in de verbrandingskamer wordt toegevoerd, zodanig dat tijdens het hierop volgende verbrandingsproces geen extra lucht meer toegevoerd of aangezogen wordt.

30 Bij een dergelijk verbrandingssysteem wordt in het algemeen de verbrandingslucht vanuit de buitenatmosfeer aangezogen middels de ingebouwde ventilator, en niet uit de ruimte waar het verwarmingstoestel is opgesteld, terwijl de rookgassen eveneens naar de buiten atmosfeer worden afgevoerd. Een 1Ό31520* 2 dergelijk systeem behoeft een omgevingsdichte kast om het toestel heen om te voorkomen dat lucht uit de opstellings ruimte wordt aangezogen. Ook kunnen vanuit de buitenatmosfeer pijpen die afgedicht zijn ten opzichte van de ruimte, waar de pijpen door 5 lopen naar het verwarmings toestel lopen, die hier luchtdicht zijn aangesloten op een warmte wisselaar die af gedicht is ten opzichte van de opstellings ruimte, en rookgas afvoer pijpen die weer naar de buitenatmosfeer lopen, terwijl op een vooraf bepaalde plaats een ventilator is opgenomen voor het transport van de 10 verbrandingslucht of de rookgassen.

Dergelijke systemen die zijn gesloten ten opzichte van de opstellingsruimte worden gesloten systemen of ruimte-onafhankelijke systemen genoemd. Echter indien dit wenselijk 15 geacht wordt kan in plaats van de lucht vanuit de buitenatmosfeer aan te zuigen, onder bepaalde omstandigheden lucht uit de opstellingsruimte worden aangezogen.

Het hier beschreven systeem zal bij voorkeur fossiele 20 brandstof in gasvorm als energiedrager gebruiken, zoals aardgas, propaan, butaan, of olie die in een daartoe geëigende brander in gasvorm (injector) omgezet wordt.

De uitvinding beoogt het functioneren en het energetisch 25 vermogen van de inrichting bij veranderende omgevingsfactoren, zoals luchtdruk, omgevingstemperatuur en/of aansluiting op diverse soorten, vormen en lengtes van aan- en afvoerbuizen zoveel mogelijk constant te houden.

30 Daartoe is de verwarmingsinrichting voorzien van een drukmeter, die de druk of een verandering in de druk kan meten op een locatie in de interne ruimte die gevormd wordt door de interne luchttoevoerbuis, de interne 3 rookgasafvoerbuis, de brandstofverbrandingskamer en daarmee in open verbinding staande interne deelruimten in de inrichting of in de omgevingslucht, en dat de ventilator een variabel toerental heeft, waarbij de verwarmingsinrichting 5 voorts is voorzien van regelmiddelen die het toerental van de ventilator kunnen aanpassen in afhankelijkheid van de gemeten druk of de gemeten verandering in druk.

In een voorkeursuitvoering is de drukmeter een 10 drukverschilmeter, die het drukverschil of een verandering in het drukverschil kan meten tussen de druk op een locatie in de interne ruimte die gevormd wordt door de interne luchttoevoerbuis, de interne rookgasafvoerbuis, de brandstofverbrandingskamer en daarmee in open verbinding 15 staande interne deelruimten in de inrichting enerzijds en de omgevingslucht anderzijds, waarbij regelmiddelen het toerental van de ventilator kunnen aanpassen in afhankelijkheid van het gemeten drukverschil of de gemeten verandering in het drukverschil. Bij voorkeur heeft de 20 drukverschilmeter een voorziening om één zijde daarvan een vaste drukwaarde te geven, zodanig dat de drukverschilmeter als drukmeter gebruikt kan worden die de druk of een verandering in de druk in de interne ruimte of in de omgevingslucht kan meten, waarbij de regelmiddelen het 25 toerental van de ventilator kunnen aanpassen aan de gemeten druk of de gemeten verandering in druk in de interne ruimte.

De verwarmingsinrichting is in een volgende voorkeursuitvoering voorzien van een interne 30 condensaatafvoerleiding voor het afvoeren van condensaat uit de verbrandingskamer, welke interne condensaatafvoerleiding is voorzien van een siphon en een opening voor afvoer naar een externe condensaatafvoerleiding, waarbij de genoemde 4 locatie van de drukverschilmeter in de interne condensaatafvoerleiding of in de siphon is, zodanig dat het waterniveau in de siphon bij verstopping van de siphon of van de condensaatafvoerleiding snel steigt tot boven de locatie 5 van de drukverschilmeter, en waarbij de regelmiddelen zijn ingericht om bij een drukverschil boven een vooraf bepaalde drempelwaarde de verwarmingsinrichting uit te schakelen.

Verdere bijzonderheden, aspecten, voordelen en mogelijkheden 10 met betrekking tot diverse uitvindingen met betrekking tot de verwarmingsinrichting worden hierna beschreven aan de hand van verschillende uitvoeringsvoorbeelden, met verwijzing naar de figuren, waarin: 15 Figuur 1 schematisch een verwarmingsinrichting weergeeft;

Figuur 2 een grafiek is die de relatie tussen de belasting (L) van de verwarmingsinrichting en de weerstand (R) van de verwarmingsinrichting weergeeft; en 20

Figuur 3 een grafiek is die de relatie tussen het toerental (ω) van de ventilator in de verwarmingsinrichting en de weerstand (R) van de verwarmingsinrichting weergeeft.

25 Het verwarmingstoestel volgens Figuur 1 is voorzien van een verbrandingsruimte 1 waarin zich een warmtewisselaar (niet getoond) bevindt, en waarin zich een brander 2 bevindt die middels een gas/luchtmengseltoevoerbuis 7 is aangesloten op een luchttoevoerbuis 5 en een gastoevoerleiding 6. De 30 luchttoevoerbuis 5 omvat een in de inrichting aanwezig buisdeel, waarop een externe buis van een gewenste lengte kan worden aangesloten. Het gas en de lucht wordt in een juiste verhouding gemengd en middels een ventilator 4 in naar de 5 brander 2 gevoerd. Het gas/luchtmengsel wordt middels een brander 2 omgezet wordt in warmte-energie. Deze energie wordt door de warmtewisselaar gevoerd, waarbij de ontstane warmte wordt toegevoerd aan een te verwarmen medium, bij voorkeur 5 water of lucht. Het medium wordt hierdoor verhoogd in temperatuur, waarna de verbrandingsgassen die door deze uitwisseling verlaagd zijn in temperatuur, via een buizensysteem 3 naar de buitenatmosfeer worden gevoerd. Het rookgasafvoerbuizensysteem 3 omvat een in de inrichting 10 aanwezig buisdeel, waarop een externe buis van een gewenste lengte kan worden aangesloten.

In afhankelijkheid van de constructie en het volume van het toegevoerde gas-lucht mengsel en het hier uit ontstane hoeveelheid 15 verbrandings gassen, alsmede het beoogde rendement, zullen deze warmtewisselaar en het buizensysteem een hoeveelheid weerstand bieden tegen het doorstromen van de rookgassen.

Door het toepassen van een ventilator 4 met een juiste, en op deze weerstand afgestemde drukverhoging kan deze weerstand 20 worden overwonnen, zodanig dat er nog voldoende druk overblijft, en zodanig dat de rookgassen die de warmtewisselaar hebben verlaten door het buizensysteem 3 naar de buitenatmosfeer verplaatst kunnen worden.

25 De temperatuur van de rookgassen in de warmtewisselaar heeft een direct effect op het volume van de rookgassen en dus een direct effect op de weerstand in de wisselaar en het buizensysteem voor de rookgassen.

30 Evenals het rookgasafvoerbuizensysteem 4 een bepaalde weerstand heeft, zal ook het luchttoevoerbuizensysteem 5, indien aanwezig, een hoeveelheid weerstand bezitten, die 6 tevens door de druk of onderdruk van de ventilator 4 overwonnen dienen te worden.

Daarom zal een ventilator 4 gekozen dienen te worden, die 5 voldoende druk heeft om naast de weerstand in de verbrandingsruimte 1, tevens de weerstand in het toevoerbuizensysteem 5, 7 alsmede de weerstand in het rookgasafvoersysteem 3 te kunnen overwinnen.

10 Evenzeer dient bij deze druk nog gerekend te worden met verschillende temperaturen van de toegevoerde lucht. Deze temperatuurverschillen in bijvoorbeeld zomer en winter zullen een geringe invloed hebben op het volume van deze lucht, maar ook op de temperatuurverschillen van de rookgastemperatuur.

15 Deze kan een groter effect hebben op het volume, door grotere temperatuur verschillen tussen bijvoorbeeld een koud toestel en een warm toestel en dus op de weerstand door het afvoerbuizensysteem 3.

20 De plaats waar een verwarmingstoestel wordt geplaatst wordt bepaald door plaatselijke omstandigheden, terwijl de plaats waar de rookgassen de buitenatmosfeer kunnen bereiken is gebonden aan nationale normering zoals veiligheidseisen, zodat de lengte van het buizensysteem 3 voor de rookgassen 25 niet voorspelbaar is.

De weerstand in dit buizensysteem 3 is derhalve evenmin voorspelbaar, en is afhankelijk van onder andere de lengte, het uitmondingsgebied, de diameter van de gekozen buis, het 30 aantal bochten, de temperatuur van de doorstromende lucht of rookgassen.

7

Om de juiste grootte van de ventilator 4 te bepalen, zijn er twee grootheden, die het type van de ventilator bepalen: a. Het te transporteren volume b. De weerstand in het totale systeem, bij dit volume 5 (werkpunt).

Het te transporteren volume is afhankelijk van de plaatsing van de ventilator 4: in de verbrandingslucht of in de rookgassen en van de hoeveelheid aan toegevoerde energie in 10 de vorm van gas- of oliehoeveelheid. Hierbij dient rekening gehouden te worden met de maximale temperaturen en ontwerptemperaturen van het te verwarmen medium.

De te leveren druk van de ventilator 4 dient empirisch 15 bepaald te worden, indien de ventilator 4 onder de hiervoor genoemde omstandigheden wordt opgesteld en beproefd.

Met de belasting van een verwarmingstoestel wordt aangegeven de hoeveelheid aan energie, aangeduid in Kilowatt [kW], die 20 per tijdseenheid aan het toestel wordt toegevoerd. De belasting vermenigvuldigd met het rendement van het toestel resulteert in het vermogen, dit is de hoeveelheid warmte die aan het te verwarmen medium wordt toegevoerd, eveneens in kW aangegeven. De belasting van een verwarmingstoestel wordt 25 bepaald door de hoeveelheid toegevoerde energie, terwijl het vermogen wordt bepaald door de belasting te vermenigvuldigen met het rendement van de warmteuitwisseling.

Hiernaast dient de verbranding aan wettelijke eisen te 30 voldoen, die betreft de CO (koolmonoxide) vorming en mogelijk ook de NOx (Stikstof oxiden) vorming. Deze eisen zijn vastgelegd in CE-normen en mogelijk aangevuld door nationale eisen.

8

Hierdoor wordt bepaald, hoeveel energie per tijdseenheid toegevoerd kan worden, en dus ook wordt hierdoor bepaald de hoeveelheid toe te voeren verbrandingslucht.

5 Het aan- en afvoerbuizensysteem 3, 5 vormt in dit geheel een vooraf onbekende grootheid. Iedere extra meter buis en iedere bocht heeft een directe invloed op de weerstand van het totale systeem, en derhalve evenzeer een directe invloed op de door de ventilator 4 verplaatste hoeveelheid 10 verbrandingslucht.

Daar een vermindering of vermeerdering van de verbrandingslucht een direct gevolg heeft op de verbrandingsreactie, indien de energie hoeveelheid constant 15 zou blijven, zijn er regelingen toegepast voor dit soort toestellen, die de energie toevoer automatisch aanpassen aan de verbrandingsluchthoeveelheid.

Volgens nationale en internationale eisen die worden gesteld 20 aan verbrandingstoestellen mag de maximale belasting niet overschreden worden, echter wel verminderd, zodat deze toestellen uitsluitend goedgekeurd worden met een minimale buislengte en een maximale temperatuur van het te verwarmen medium, zodat bij toepassing van grotere buislengtes de 25 belasting uitsluitend lager wordt. In het algemeen worden in de technische gegevens van dergelijke verbrandingstoestellen gegevens aangereikt, waaruit afgeleid kan worden de belastingdaling per meter buislengte in de verbrandingsluchtzijde, en de belastingdaling door de lengte 30 van de buizen 3 in de rookgasafvoerzijde.

t 9

De uitvinding beoogt een inrichting waarbij de belastingdaling naar aanleiding van de buizenlengte in het toe- en afvoergedeelte wordt voorkomen of wordt verkleind.

5 Volgens een eerste aspect van de uitvinding is daartoe een drukverschilmeter 8 toegepast.

De drukverschilmeter bestaat bijvoorbeeld uit een behuizing 9 met een membraan 10, welke de behuizing in twee delen 10 opsplitst, iedere helft heeft een opening 11, 12 naar de atmosfeer. Het membraan 10 is gekoppeld aan een rekstrook, bekend als een "dikke film". Op deze rekstrook zijn twee IC's geplaatst, welke de verplaatsing van de rekstrook meten, en met behulp van een brug van Weatstone wordt deze verplaatsing 15 versterkt en omgezet in een elektrisch signaal.

Een van de atmosfeeropeningen 11 van deze drukverschilmeter 8 wordt aangesloten op een plaats in het buizensysteem 3, 5, 7 of de verbrandingskamer 1, waar de verandering in druk 20 gemeten kan worden, indien langere buizen op het toestel worden aangesloten.

Door deze langere buizen wijzigt de weerstand in het systeem, in de perszijde van de ventilator 4 wordt de druk hoger, in 25 de zuigzijde van de ventilator 4 neemt de druk af.

Middels de drukverschilmeter wordt een drukverandering in een elektrisch analoog of digitaal signaal omgezet en dit signaal wordt aan een elektronische regeling (niet getoond) 30 toegevoerd. Deze elektronische regeling zet dit signaal om, middels een in deze regeling opgenomen tabel, en dit resulteert in een wijziging van het toerental van de toegepaste ventilator 4.

10

Een eerste methode ter voorkoming van een kettingreactie is, volgens de uitvinding, als volgt. Bij iedere start van het verwarmingstoestel wordt direct bij het starttoerental van de ventilator 4 (dit starttoerental is een vaste waarde en is 5 opgeslagen in het geheugen van de regeling), nog voordat de gasklep wordt geopend, de weerstand van het systeem gemeten en vergeleken met een vooraf bepaalde weerstand onder nominale omstandigheden. Deze nominale omstandigheden kunnen gekwalificeerd zijn als: een barometerstand van 1013 mbar, 10 een gemiddelde verwarmings medium temperatuur van 25‘K boven de aangezogen lucht temperatuur, toe- en afvoer pijplengte van ieder 0,5 meter, en een diameter ter grootte van de aansluitingen van het toestel. Indien een hogere of lagere weerstand wordt gemeten dan de vastgestelde nominale waarde, 15 wordt het starttoerental aangepast. In principe wordt hiermee de correctiecurve in zijn geheel parallel naar boven of naar onderen verschoven, zodat bij ieder ander toerental, nadat het toestel is ontstoken, de gemeten afwijking gecorrigeerd wordt. Bij een langere brandtijd van het toestel kan na een 20 bepaalde brandtijd het toestel uitgezet worden, waarna een hernieuwde start kan volgen, voor het bepalen van een nieuwe correctie.

Een volgende methode volgens de uitvinding, ter voorkoming 25 van een kettingreactie, is als volgt. Onder de genoemde nominale omstandigheden, wordt het toestel op het maximale vermogen geplaatst (brander 2 aan), en wordt de druk door de meter 8 bepaald. De correctie van het toerental vindt uitsluitend plaats, indien de ventilator 4 van het toestel 30 aangesloten aan een gegeven lengte pijp en diameter, een toerental heeft bereikt van bijvoorbeeld 95% (of een ander toerental hoger dan het starttoerental) of hoger van het maximale toerental onder nominale omstandigheden. Hierbij / 11 wordt de druk bepaald en vergeleken met de nominale druk en wordt het toerental van de ventilator 4 gecorrigeerd, en daarna wordt dit punt vastgelegd voor dit toerental. Indien door modulatie het toerental onder deze 95% komt, wordt 5 overgeschakeld naar de normale verhoudingslijn tussen toerental en belasting, waarbij de correctie dan vervalt. Zodra het toerental wederom boven deze 95% komt, wordt wederom een meting verricht, waarbij een hernieuwde correctie plaatsvindt. Hierbij wordt dus uitsluitend de belasting bij 10 nagenoeg de maximale belasting gecorrigeerd. Bij lagere belastingen neemt de druk kwadratisch af ten opzichte van het volume van de luchttoevoer of de verbrandingsgassenafvoer, waardoor een compensatie niet of weinig invloed meer zal hebben op de weerstand in de toe- en afvoerpijpen.

15

Een combinatie van beide voorgaande methodes is ook mogelijk.

Een ventilator 4 heeft, zoals bekend in de techniek, een karakteristiek, die de verhouding aangeeft tussen de 20 opvoerhoogte (druk) en het verplaatste volume. Deze lijn is een logaritmische curve, echter kan deze logaritmische curve parallel verschoven worden, indien het toerental van de ventilator 4 wordt gewijzigd.

25 Uit de techniek is eveneens bekend, dat de verhouding tussen de belasting van een verbrandingstoestel en het toerental een vrijwel rechte lijn is, althans indien geen andere constructies worden toegepast om deze curve in vorm te wijzigen, evenals de verhouding tussen de weerstandwijziging 30 van een verbrandingstoestel inclusief de aangesloten buizen en de wijziging van de belasting als gevolg hiervan. De relatie tussen de extra weerstand op een verwarmingstoestel » 12 en het toerental dient per soort en type toestel empirisch te worden bepaald.

In Figuren 2 en 3 geven de lijnen de belasting aan in relatie 5 tot de weerstand in het verwarmingstoestel, respectievelijk het toerental van de ventilator in relatie tot de weerstand in het verwarmingstoestel. De met vierkanten gemarkeerde lijn in Figuur 2 laat de belastingverlaging zien indien geen aanpassing van het ventilatortoerental wordt toegepast. De 10 weerstandstoename kan als oorzaak een temperatuursverhoging in het toestel of van van de temperatuur van de aangezogen lucht, of van het verlengen van de luchtinlaatbuis of de rookgasuitlaatbuis. De weerstand wordt tevens verhoogd indien een kleinere diameter toevoerbuis of afvoerbuis toegepast 15 wordt. De met driehoeken gemarkeerde lijn geeft de belasting aan indien het ventilatortoerental wordt aangepast aan de genoemde weerstandsverhoging, zoals weergegeven in Figuur 3, middels meting door de druksensor 8.

20 Een volgende werkwijze volgens de uitvinding is als volgt. Zodra de weerstand in het systeem, bestaande uit verbrandingsluchttoevoerbuis 5, verbrandingskamer 1 en rookgasafvoerbuis 3 wijzigt, wordt dit gesignaleerd door de drukverschilmeter 8. Er treedt een verschil op tussen de op 25 het systeem aangesloten drukleiding 13 en de andere opening 12 van de behuizing 9 van de drukverschilmeter 8 die in verbinding staat met de buitenatmosfeer, en via een verhoudingentabel wordt het toerental van de ventilator 4 gewijzigd. Door het wijzigen van het toerental wordt de 30 situatie hersteld tot de situatie, voordat er de weerstand werd geplaatst. De belastingverlaging wordt hierdoor voorkomen.

13

De kenmerken van deze werkwijze zijn: 1. Door een automatische toerenwijziging op basis van een analoog signaal van de genoemde drukverschilmeter 8 kan de belasting constant gehouden worden.

5 2. Binnen de beperking of binnen de mogelijkheden van de ventilator 4, kan de diameter van het buizensysteem verkleind worden ten opzichte van een verwarming toestel zonder deze regeling.

10 Bovenstaande uitvinding is universeel voor alle verwarmingstoestellen voorzien van een "premix" gaslucht mengsysteem. Evenwel, bij deze toestellen kunnen onderscheiden worden zgn. hoogrendements (HR) condenserende toestellen. Deze bezitten een overgedimensioneerde 15 warmtewisselaar waardoor de rookgassen een lagere temperatuur bezitten zodanig dat deze condenseren, indien de2e rookgassen in aanraking komen met vlakken lager in temperatuur dan, voor aardgas, circa 58‘C, het dauwpunt van de rookgassen. De temperatuur is afhankelijk van het soort van toegevoerde 20 brandstof.

Dit soort van toestellen dient voorzien te worden van een sifon 14, ter afvoer van dit condens, wat kan ontstaan in de verbrandingskamer 1 en de rookgasafvoerbuis 3. Deze sifon 14 25 is direct verbonden met de verbrandingskamer 1 en/of met de rookgasafvoerbuis 3.

De plaats waar de drukverschilmeter 8 wordt aangesloten is van belang in verband met de te meten grootheid. Zoals 30 gesteld kan het ingang van de meter aangesloten worden in het buizensysteem 3, 7, 5 of de verbrandingskamer 1, echter de volgende voorwaarden zijn sterk verschillend, en hebben grote invloed op de meter: 14

Indien de meter 8 wordt aangesloten op de toevoerzijde van de warmtewisselaar, zal de te meten grootheid hoog zijn, daar de verbrandinsgkamer 1 over het algemeen een hoge weerstand heeft. Hierbij wordt alle weerstandsverhoging gemeten, 5 exclusief de verhoging van de weerstand in de luchttoevoerbuis 5.

Indien de meter 8 aangesloten wordt op de het systeem direct na de warmtewisselaar, is de gemeten grootheid aanmerkelijk 10 lager, en wordt de invloed van de weerstandwijziging door verlenging van het afvoersysteem 3 direct gemeten, terwijl de weerstandverhoging door temperatuurwijziging in de warmtewisselaar niet wordt gemeten.

15 Indien de overdruk groter wordt moet het toerental worden verhoogd, om een compensatie te verkrijgen van het indirecte gevolg, een belastingverlaging. Indien de gemeten druk lager wordt, in afhankelijkheid van de plaatsing van de genoemde drukmeter 8, moet het toerental lager worden, om verhoging 20 van de gewenste belasting te voorkomen. De relaties volgens de Figuren 2 en 3 zijn ook hier van toepassing.

In principe kan de meter aangesloten worden op het buizensysteem 3 dat uit de uitwisselaar komt, echter dit 25 systeem kan nogal veel vochtdruk bevatten door condensaat.

Een drukmeter 8 met membraan is in het algemeen zeer gevoelig voor condensaat. Gezocht dient derhalve te worden naar een plaats waar dit condensaat in geringe mate of in het geheel 30 niet aanwezig is.

Een sifon 14 is aangesloten in ieder geval op de verbrandingskamer 1, en een mogelijke tweede of derde sifon 15 kan worden aangesloten of het rookgasafvoersysteem 3, indien dit mogelijke voordelen met zich mee brengt.

De lucht/water kolom in de sifon 14 wordt niet doorstroomd 5 door rookgassen, daar de waterkolom dit voorkomt. Er is dus een betrekkelijke evenwichtige situatie hierin aanwezig.

De druk in de sifon 14 is bepaald door de weerstand in het afvoersysteem 3. Deze druk is een resultante van het 10 doorstroomde volume van de rookgassen, de lengte van de afvoerbuis 3 (inclusief bochten e.d.) en de diameter.

Door in het verbindingsstuk 15 tussen de verbrandingskamer 1 en de sifon 14, of direct op of in de sifon 14, de drukmeter 8 aan te sluiten, zijn de volgende voordelen van toepassing: 15 a. gebalanceerde druk: drukschommelingen worden gedempt onder invloed van de waterkolommen.

b. geen waterdamp door hoge rookgastemperatuur: condensaatwater is kouder dan het dauwpunt van de rookgassen.

c. de drukmeterplaatsing 8 kan hoger zijn dan het 20 aansluitpunt van het ene been 11 van de drukmeterbehuizing en zich nog steeds bevinden binnen de afmetingen van het verwarmingstoestel.

De afvoer 16 van de sifon 14 wordt over het algemeen 25 aangesloten op het riool, waarbij de installatie-eisen voorschrijven dat zich een open verbinding dient te bevinden tussen deze sifonafvoer 16 en het riool in verband met verstopping van dit riool, of drukverhoging hierin. In sommige landen is het uitsluitend toegestaan condensaat af te 30 voeren naar het riool, indien het condensaat eerst geneutraliseerd wordt zodanig, dat het PH gehalte gebracht wordt op 5, hetgeen tussen basisch en zuur zich bevindt.

16

Vooral in het laatste geval kan het voorkomen, dat de afvoer 16 van de sifon 14 van het verwarmingstoestel verstopt is, waardoor het niveau van het condensaatwater in de sifon 14 stijgt, waardoor het condensaat uit de verbrandingskamer 1 5 niet verwijderd kan worden en de verbrandingskamer 1 met condensaat kan vollopen.

Uiteraard is dit ongewenst, en in dit soort van hoog-rendementtoestellen dienen maatregelingen genomen worden om 10 het toestel buiten bedrijf te stellen.

Indien bij toepassing van de onderhavige drukmeter 8 een dergelijk verschijnsel zich zal voordoen, zal indien de waterkolom van het condensaat zich boven de aansluiting in 15 bijvoorbeeld verbindingsstuk 15 van de drukmeter 8 gaat bevinden de druk op het membraan van de meter 8 doen toenemen.

Het gevolg hiervan is dat middels de genoemde tabel in de 20 regeling het ventilatortoerental zal toenemen. Deze actie kan gunstig zijn, daar de druk op de sifon 14 en dus op de verstopping gaat toenemen, waardoor mogelijk de verstopping wordt opgeheven. Indien dit effect niet de juiste uitwerking heeft, zal door de toename van de druk middels de ventilator 25 4 in omvang gaan toenemen, terwijl het niveau van het condensaat de verbrandings kamer bereiken, hetgeen niet gewenst is. Middels de gemeten waarde van de drukmeter kan eveneens een beveiligende actie worden geïnitieerd: indien de gemeten druk hoger wordt dan een bepaalde waarde, wordt het 30 verwarmingstoestel uitgeschakeld via de regeling.

17

Indien verwarmingstoestellen geplaatst worden op grotere hoogtes dan zee niveau, neemt de luchtdruk af volgens een te berekenen waarde, in afhankelijkheid van de temperatuur: (273,15+15)-6,5*(hoogte in meters)/1000. Het zuurstof 5 percentage op deze groter hoogtes blijft weliswaar 21 %, echter de zuurstof moleculen zullen een grotere afstand tot elkaar verkrijgen, zodat per tijd eenheid minder zuurstof worden toegevoerd. Het uitstromende gas zal tevens aan een lagere druk worden blootgesteld waardoor de gas moleculen 10 eveneens een grotere afstand tot elkaar zullen verkrijgen, hetgeen resulteert in een verminderde zuurstof en energie toevoer, dus een lagere belasting.

Indien nu op het zee niveau de atmosfeeropening 12 van de 15 drukmeter wordt afgesloten, of elektronisch wordt vervangen door een vaste elektronische waarde van de meter, wordt op een grotere hoogte, zonder dat het toestel functioneert, een negatief drukverschil gegenereerd. Dit drukverschil volgens de voornoemde tabel, houdt automatisch een toerental 20 verhoging in, indien het toestel met de ventilator 4 in bedrijf gesteld wordt. Er bestaat een rechtlijnig verband tussen het ventilatortoerental en de atmosferische druk.

Door het meten van deze atmosferische druk, wordt een 25 compensatie verkregen voor de wijziging van de belasting van het verwarmingstoestel onder deze omstandigheden, middels het wijzigen ven het toerental van de ventilator 4 bij een warmtevraag.

30 Bij deze meetmethode vervalt de wijziging van de weerstand van het toe- en afvoerbuizensysteem 3, 5, 7, zowel als de toename van de weerstand door temperatuur in de warmtewisselaar, omdat deze waarde (ca. maximaal 600 Pa 18 verschil) als meetwaarde wegvalt tegen het verschil in waarde op grotere hoogte - dit kan zijn 300 mbar of te wel 30.000 Pa. Dit verschil van 600 Pa kan als meetonnauwkeurigheid aangemerkt worden.

5

De aansluiting van de drukmeter 8 is direct op de sifon 14, of op de verbinding 15 tussen de warmtewisselaar en de sifon, of op een plaats bij de luchtinlaatbuis 5 of de rookgasuitlaatbuis 3, waarbij de atmosferische opening 12 van 10 de drukmeter 8 is afgesloten, waardoor bij een toestel in rust een barometrische invloed gemeten kan worden.

In een andere uitvoeringsvorm bezit de drukmeter 8 slechts één aansluiting 11, bestemd voor aansluiting op de sifon, 15 terwijl de meter is voorgeprogrammeerd met een waarde die gelijk is aan de atmosferische druk van de atmosfeer op 0 meter hoogte - 1013 mbar.

Deze invloed kan worden aangewend voor een offset of een 20 hysterese voor het ventilatortoerental. Hierdoor wordt een automatische compensatie van de belasting verkregen, indien het toestel op een andere hoogte geplaatst wordt dan het zeeniveau.

25 Een volgende uitvoeringsvorm heeft betrekking op een drukmeter 8 met afgesloten atmosferische opening 12. Dit kan worden toegepast in de volgende situaties.

Indien de drukverhoging plaatsvindt doordat de toe- of 30 afvoerdiameter van de buizen 3, 5 wordt verkleind, of omdat de temperatuur van de rookgassen verhoogd dan wel verlaagd wordt, of omdat de lengte van buizen 3, 5 wordt verlengd wordt een opening 11 van de drukdoos van de drukmeter 8 19 φ aangesloten op de plaats waar deze wijziging wordt geregistreerd, terwijl de andere opening 12 niet aangesloten wordt, maar de atmosferische druk meet.

5 Indien op grotere hoogte wordt gemeten, wordt deze atmosferische meetopening 12 afgesloten en vervangen door een constante druk, standaard 1013 mbar, om het drukverschil te kunnen meten met de atmosferische hoogte.

10 Indien de atmosferische opening 12 niet afgesloten is, is de drukmeter gecompenseerd voor wat betreft de atmosferische druk, en wordt uitsluitend gereageerd op de wijziging van de toe- of afname van de toestel- en buizenweerstand.

15 Indien de atmosferische opening 12 wordt afgesloten, kan uitsluitend gereageerd worden op de gewijzigde druk in de atmosfeer ten aanzien van de hoogte, en niet meer op de weerstandwijziging van het toestel met de aangesloten buizen.

20 Dit verschil is van belang, daar hieruit geconcludeerd kan worden, indien gekozen wordt om de atmosferische opening 12 niet af te sluiten, bij een wijziging van de druk in de atmosfeer - het verschil tussen bijvoorbeeld een hogedrukgebied en een lagedrukgebied, bij een reeds geplaatst 25 toestel er geen compensatie zal voorkomen - uitsluitend zal hier een compensatie plaats vinden op basis van de weerstandwijziging onder invloed van temperatuur van de aangezogen lucht, de temperatuur van de rookgassen in de afvoerbuis alsmede de warmtewisselaar, en de lengte van het

30 buizensysteem, uitgaande van de nominale weerstand van het totaal bij opstelling van het toestel onder nominale omstandigheden: toestel bij maximale belasting bij 80*C

20 # aanvoer en 60‘C retour, en bij een toevoer- en afvoerlengte van 0,5 meter, bij een toevoerluchttemperatuur van 20‘C.

Indien de druk verlaagt, door diameterverkleining of 5 buisverlenging in de toevoerbuis 5, of temperatuurwijziging van de luchttoevoer wordt de belasting door toerentalverhoging gecompenseerd. Indien de druk verhoogt door buisdiameterverkleining of -verlenging of rookgastemperatuurverhoging of -verlaging, wordt dit eveneens 10 gecompenseerde door toerentalwijziging. In beide gevallen resulteert dit in een constante belasting door de wijziging van het toerental.

Zoals gesteld, zal bij het afsluiten van de opening 12 van de 15 drukverschilmeter, uitsluitend gereageerd worden op de wijziging van de atmosferische druk en gezien de verhouding tussen de atmosferische druk en de wijziging van de weerstand, over het algemeen een factor van 100 verschil, kan de toestelweerstand niet gemeten worden.

20

Een drukverschilmeter 8 met een afgesloten kamer met een vaste druk van een nominale van 1013 mbar wordt aldus toegepast om de belasting van een verwarmings toestel constant te houden, ook indien het toestel geplaatst is een 25 grote hoogte, dus bij een lagere atmosferische druk, door het meten van de atmosferische druk ter plaatse, ten opzichte van de genoemde normale druk van 1013 mbar.

Volgens een andere methode wordt een standaardwaarde van de 30 druk vastgelegd onder nominale omstandigheden, echter voordat de ventilator 4 gestart is, als genoemd bijvoorbeeld bij 1013 mbar, en de daadwerkelijke druk wordt hiermee vergeleken en op basis hiervan wordt de verhoudingslijn tussen het 21 toerental en de belasting gecorrigeerd - parallel verschoven - en dit wordt als basis gebruikt voor een verdere correctie op basis van drukverschillen.

5 Indien een oplossing voor beide situaties gewenst is, dus: plaatsing van het toestel op grote hoogte en compensatie van deze hoogte zowel als compensatie van de toe- of afname van de weerstand over het toestel, kan voor de volgende twee mogelijkheden gekozen worden.

10

Toepassing van twee druk(verschil)meters 8: één met een afgesloten opening 12 (een drukmeter) voor de hoogte waarop het toestel is geplaatst en één met een open opening 12 (een drukverschilmeter) voor de meting van de weerstand over het 15 toestel. De drukmeter 8 met afgesloten opening 12 heeft prioriteit over de meter met een open opening 12. De drukmeter 8 met gesloten opening 12 bepaalt de basis van het toerental, waarop de meter 8 met de open opening 12 de druk poneert van de weerstand, als het ware een offset.

20

Toepassing van één drukmeter 8 voor beide compensaties: in dit geval is een by-pass aanwezig op of in de drukmeter 8, waarbij voordat het toestel (of ventilator 4) gestart wordt in eerste instantie de druk in het afgesloten been wordt 25 vergeleken met de druk in het open been, waarna de tabel van de ventilatortoeren ten opzichte van de barometer wordt geladen en het toerental wordt bepaald. Daarna wordt dit signaal gesperd, en na de start van het toestel wordt de opening 12 van de drukmeter 8 naar de atmosfeer geopend en de 30 druk van de atmosfeer gemeten ten opzichte van de druk in het systeem, en de tabel geopend van de relatie weerstand/systeem ten opzichte van de normweerstand en wordt het toerental als offset-toeren op het hoogte-toerental geponeerd.

r 22

Door toepassing van een meter 8 welke elektronisch kan omschakelen, kan een combinatie bereikt worden tussen het meten van een absolute barometrische druk en de plaatselijke druk, en hiermee kan het toerental van de ventilator 14 5 worden aangepast, om een belasting te bereiken gelijk aan die bij een atmosferische druk van 1013 mbar, waarna bij de start van het toestel deze atmosferische druk vervangen wordt door de momentane druk in het toe- en afvoersysteem, die de weerstand van het systeem weer kan geven en de berekening kan 10 maken betreffende de meer- en minder druk ten opzichte van de nominale weerstand en het toerental van de ventilator 14 dusdanig kan aanpassen, dat de belasting op de nominale waarde ingesteld wordt.

15 Uit de literatuur is bekend, dat premix-toestellen zich bij voorkeur laten regelen als modulerende toestellen: de belasting van het verwarmingstoestel past zich aan aan de warmtevraag, door het vermogen te wijzigen middels het aanpassen van het toerental. Hierdoor wordt niet uitsluitend 20 de verbrandingsluchthoeveelheid gewijzigd, maar in gelijke verhouding de energie toevoer aan gas of olie, zodat de verbrandingskwaliteit op gelijk niveau blijft.

Daar het toerental zich rechtlijnig verhoud met de belasting, 25 kan gesteld worden, dat de weerstand in het toe- en afvoersysteem zich kwadratisch verhoudt met het toerental van de ventilator 14 in relatie met de belasting. Indien de weerstand van het toe- en afvoersysteem verhoogd wordt door diametervergroting of -verkleining van het buizensysteem 3, 5 30 en door de verlenging hiervan, zal hierop gereageerd dienen te worden, indien het toestel een andere waarde heeft dan de maximale belasting.

ê 23

Evenwel, de diameter van het toe- en afvoer systeem 3, 5 wordt bepaald op basis van het grootste debiet van de rookgassen: de maximale hoeveelheid. Het is derhalve niet noodzakelijk om het toerental van de ventilator 14 te 5 wijzigen binnen het modulatie traject: uitsluiten boven ca. 90% van het maximale vermogen dient de tabel met de verhouding belasting/weerstand actief te worden.

Daarnaast is het belangrijk het meetpunt van de druk vast te leggen: indien dit na de wisselaar zich bevindt, wordt de 10 weerstand uitsluitend bepaald door de weerstand in het afvoersysteem, en niet door de belasting of modulatie.

Indien de weerstand in dit afvoersysteem hoger is dan de normweerstand wordt het ventilatortoerental aangepast.

15 Daar het toerental van de ventilator onder nominale situatie (afvoerpijp 3 0,5 meter, toevoerpijp 5 0,5 meter, verbrandingstemperatuur 20*C) door de fabrikant van het toestel wordt bepaald, zal het toestel op een onbekende plaats, met onbekende hoogte, met onbekende barometrische 20 druk en onbekend afvoersysteem 3 worden aangesloten, en voor de eerste maal worden ontstoken. Tijdens deze eerste ingebruikneming van het toestel wordt een druk in het afvoersysteem 3 gemeten, die zich onderscheidt van de druk onder nominale omstandigheden. Op het moment, dat het toestel 25 voor het eerst op een belasting van meer dan 95% functioneert, wordt de druk in het systeem gemeten. Volgens de in de regeling ingebouwde verhoudingstabel van de gewijzigde druk versus toerental, zal hieruit resulteren een gewijzigd toerental om de belasting constant te houden. Deze 30 initiële waarde wordt als nieuwe Default waarde opgeslagen.

* 24

Indien na deze initialisering de druk ten opzichte hiervan zich wijzigt, wordt het toerental constant aangepast om de belasting op de gewenste waarde te behouden.

5 Volgens deze methode wordt aldus gewerkt: 1. Er vindt een initialiseringsmeting plaats, direct na plaatsing van het toestel, waarna het toerental volgens tabel wordt aangepast aan de gewijzigde omstandigheden ten opzichte van de norm omstandigheden.

10 2. Deze initialisering wordt beëindigd door dit nieuwe toerental als Default in de tabel vast te leggen.

3. De wijzigingen van de druk, na deze initialisering worden door een hysterese of offset op basis van deze nieuwe Default in het toerental gewijzigd, om de belasting constant te 15 houden: deze wijzigingen kunnen niet het gevolg zijn van een langer afvoersysteem of een verkorting hiervan, daar ervan uitgegaan kan worden, dat een geïnstalleerd systeem niet gewijzigd wordt, maar er een invloed kan zijn van winddruk op de verbrandingsluchtinlaat of rookgasuitlaat, de temperatuur 20 van de warmtewisselaar, dus rookgastemperatuur, temperatuur van de luchtinlaat en dergelijke.

1031520-

Claims (5)

4

1. Verwarmingsinrichting, zoals een warmwaterketel en/of een centrale verwarmingsketel, omvattende een 5 brandstofverbrandingskamer met een warmtewisselaar, een interne brandstoftoevoerleiding met een aansluiting voor een externe brandstoftoevoerleiding, een interne luchttoevoerleiding met een aansluiting voor een externe luchttoevoerbuis en een interne 10 rookgasafvoerbuis met een aansluiting voor een externe rookgasafvoerbuis, waarbij in interne luchttoevoerbuis en/of in de interne rookgasafvoerbuis een ventilator is geplaatst, met het kenmerk, dat de verwarmingsinrichting is voorzien 15 van een drukmeter, die de druk of een verandering in de druk kan meten op een locatie in de interne ruimte die gevormd wordt door de interne luchttoevoerbuis, de interne rookgasafvoerbuis, de brandstofverbrandingskamer en daarmee in open 20 verbinding staande interne deelruimten in de inrichting of in de omgevingslucht, en dat de ventilator een variabel toerental heeft, waarbij de verwarmingsinrichting voorts is voorzien van regelmiddelen die het toerental van de ventilator 25 kunnen aanpassen in afhankelijkheid van de gemeten druk of de gemeten verandering in druk.

2. Verwarmingsinrichting volgens conclusie 1, waarbij de drukmeter een drukverschilmeter is, die het 30 drukverschil of een verandering in het drukverschil kan meten tussen de druk op een locatie in de interne ruimte die gevormd wordt door de interne luchttoevoerbuis, de interne rookgasafvoerbuis, de 1031520- ¥ * j brandstofverbrandingskamer en daarmee in open verbinding staande interne deelruimten in de inrichting enerzijds en de omgevingslucht anderzijds, en waarbij regelmiddelen het toerental van de 5 ventilator kunnen aanpassen in afhankelijkheid van het gemeten drukverschil of de gemeten verandering in het drukverschil.

3. Verwarmingsinrichting volgens conclusie 2, waarbij de 10 drukverschilmeter een voorziening heeft om één zijde daarvan een vaste drukwaarde te geven, zodanig dat de drukverschilmeter als drukmeter gebruikt kan worden.

4. Verwarmingsinrichting volgens conclusie 1, 2 of 3, 15 waarbij de verwarmingsinrichting is voorzien van een interne condensaatafvoerleiding voor afvoeren van condensaat uit de verbrandingskamer, welke interne condensaatafvoerleiding is voorzien van een siphon en een opening voor afvoer naar een externe 20 condensaatafvoerleiding, waarbij de genoemde locatie van de drukmeter of drukverschilmeter in de interne condensaatafvoerleiding of in de siphon is, zodanig dat het waterniveau in de siphon bij verstopping van de siphon of van de condensaatafvoerleiding snel 25 steigt tot boven de locatie van de drukmeter of drukverschilmeter, en waarbij de regelmiddelen zijn ingericht om bij een druk of drukverschil boven een vooraf bepaalde drempelwaarde de verwarmingsinrichting uit te schakelen. 30

5. Verwarmingsinrichting volgens beide conclusies 1 en 4 omvattende zowel de genoemde drukmeter als de genoemde drukverschilmeter. 1031520-