PT108869A

PT108869A - DEVICE FOR THE HEATING AND PROCESS OF OPERATION OF A HEATING DEVICE

Info

Publication number: PT108869A
Application number: PT108869A
Authority: PT
Inventors: Miguel Pacheco Monteiro Luis
Original assignee: Bosch Termotecnologia Sa
Priority date: 2015-10-07
Filing date: 2015-10-07
Publication date: 2017-04-07
Also published as: WO2017060135A1; PT108869B; EP3359879A1

Abstract

A PRESENTE INVENÇÃO TEM POR BASE UM DISPOSITIVO DE AQUECIMENTO COM, PELO MENOS, UMA UNIDADE DE COMANDO E/OU DE REGULAÇÃO (12), QUE TEM POR OBJETIVO APURAR UM FATOR DE AR (AC) DE UMA COMBUSTÃO. A PRESENTE INVENÇÃO PROPÕE QUE A UNIDADE DE COMANDO E/OU DE REGULAÇÃO (12) SE DESTINE A, EM PELO MENOS UM MODO DE OPERAÇÃO, DETERMINAR O FATOR DE AR (AC) COM BASE NUMA POTÊNCIA DE ENTRADA (PIN) E NUMA CORRENTE DE IONIZAÇÃO.The present invention is based on a heater device with at least one control and / or control unit (12), which has as its object the aim of an air (AC) factor of a combustion. The present invention proposes that the control and / or control unit (12) is intended, in at least one mode of operation, to determine the air factor (AC) based on an input power (pin) and a current of IONIZATION.

Description

DESCRIÇÃO "DISPOSITIVO DE AQUECIMENTO E PROCESSO DE OPERAÇÃO DE UM DISPOSITIVO DE AQUECIMENTO"DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS "HEATING DEVICE AND PROCESS FOR OPERATING A HEATING DEVICE"

Domínio técnico 0 presente pedido descreve um dispositivo de aquecimento e o processo de operação de um dispositivo de aquecimento.Technical field The present application describes a heating device and the method of operating a heating device.

Estado da técnicaState of the art

Do estado da técnica são conhecidos aparelhos de aquecimento operados a qás que compreendem uma unidade de comando e/ou de requlação para apuramento de um fator de ar. Neste caso, esse apuramento do fator de ar pode ter lugar, por exemplo, por meio da temperatura de uma chama de aquecimento, de um sinal de ionização da chama de aquecimento e/ou através de um sinal de um sensor do gás de escape.From the state of the art, there is known as a heating apparatus which comprises a command and / or demand unit for calculating an air factor. In this case, such clearance of the air factor may take place, for example, by means of the temperature of a heating flame, a heating flame ionization signal and / or a signal of an exhaust gas sensor.

Breve Descrição A presente invenção tem por base um dispositivo de aquecimento com, pelo menos, uma unidade de processamento e/ou de avaliação, a qual se destina a apurar um fator de ar de uma combustão. A presente invenção propõe que a unidade de processamento e/ou de avaliação se destine a, em pelo menos um modo de operação, apurar o fator de ar com base numa potência de entrada e numa corrente de ionização.Brief Description The present invention is based on a heating device with at least one processing and / or evaluation unit, which is intended to determine an air factor of a combustion. The present invention proposes that the processing and / or evaluation unit is intended, in at least one mode of operation, to determine the air factor based on an input power and an ionization current.

Pela expressão "dispositivo de aquecimento" deve ser entendido, no contexto da presente invenção, de modo especial, e pelo menos, uma parte, e, de modo especial, um subgrupo de montagem, de um aparelho de aquecimento e, de preferência, de um esquentador. De modo particular, o dispositivo de aquecimento também pode compreender todo o aparelho de aquecimento, e, de preferência, todo o esquentador. Em especial, o dispositivo de aquecimento pode compreender uma unidade de aquecimento, pelo menos, um ventilador modular e/ou conectável para a condução de um ar de combustão, pelo menos, e/ou, pelo menos, uma válvula de regulação de combustível para a condução de um combustível. Por uma "unidade de aquecimento" deverá ser entendido, no âmbito desta invenção, e de modo especial, uma unidade destinada a converter energia, e, em especial, bioenergia e/ou, de preferência, energia fóssil, de modo particular diretamente, em calor, e a alimentar esse calor, de modo particular, a um fluido, e, de preferência, a água. A unidade de aquecimento compreende, de modo especial, e pelo menos, um módulo de aquecimento, o qual se destina, em especial, a queimar uma mistura, e, de modo particular, a queimar uma mistura de ar de combustão e de combustível, compreendendo ainda, de forma vantajosa, um permutador de calor. 0 módulo de aquecimento pode ser concebido, de forma vantajosa, como um queimador, e, em especial, como um queimador a gás de ar forçado, regulado pelo fator de ar e que regule a potência, e que, para aquecimento do fluido, apresente, de forma vantajosa, uma ligação térmica com o permutador de calor. Por "destinado (a) a/que tem por objetivo" deve ser entendido, em particular, que foi programado(a), concebido(a) e/ou equipado(a) de modo especial. Pelo facto de um objeto estar destinado à execução de uma função específica ou ter por objetivo a realização dessa função deve ser entendido, de modo especial, que o objeto desempenha e/ou realiza esta função específica em, pelo menos, um modo de utilização e/ou um modo de operação.By the term "heating device", in the context of the present invention, it should be understood in particular, and at least one part, and, in particular, a sub-assembly assembly, a heating apparatus, and preferably a water heater. In particular, the heating device may also comprise the entire heating apparatus, and preferably the entire heater. In particular, the heating device may comprise a heating unit, at least one modular and / or connectable fan for conducting a combustion air, at least and / or at least one fuel control valve for the driving of a fuel. By a "heating unit", a unit intended to convert energy, and in particular, bioenergy and / or preferably fossil energy, in particular, directly into heat, and to feed that heat, in particular, to a fluid, and preferably to water. The heating unit comprises, in particular, at least one heating module, which is in particular intended to burn a mixture, and in particular to burn a mixture of combustion air and fuel, further comprising, advantageously, a heat exchanger. The heating module may advantageously be designed as a burner, and in particular as a forced-air gas burner, regulated by the air factor and which regulates the power, and which, for heating the fluid, exhibits , advantageously a thermal connection with the heat exchanger. By "intended / intended" is to be understood in particular as having been programmed, designed and / or equipped in a special way. By virtue of the fact that an object is intended for the performance of a specific function or for the purpose of performing that function, it must be understood in particular that the object performs and / or performs this specific function in at least one mode of use and / or a mode of operation.

Além disso, por uma "unidade de comando e/ou de regulação" deve ser entendida, de modo especial, uma unidade elétrica e/ou eletrónica com, pelo menos, um sistema eletrónico. Por um "sistema eletrónico" deve ser entendido, de modo especial, uma unidade com uma unidade de processamento e com uma unidade de memória, bem como com um programa de operação, de comando e/ou de regulação que está armazenado na unidade de memória e que se destina a ser executado, de modo especial, pela unidade de processamento. De modo particular, a unidade de comando e/ou de regulação tem por objetivo, pelo menos, disponibilizar um sinal de comando para uma regulação e/ou um ajuste de um ventilador, e, de modo especial, de um ventilador para ar de combustão, e/ou da válvula de regulação de combustível para o combustível. Além disso, a unidade de comando e/ou de regulação também tem por objetivo, através da regulação e/ou do ajuste do ventilador e/ou da válvula de regulação de combustível, disponibilizar uma potência de aquecimento e, de modo especial, uma potência de aquecimento necessária e/ou uma potência de aquecimento nominal.In addition, a "control and / or control unit" should in particular be understood as an electrical and / or electronic unit with at least one electronic system. By an "electronic system", a unit with a processing unit and a memory unit as well as an operating, control and / or adjustment program which is stored in the memory unit and which is intended to be carried out, in particular, by the processing unit. In particular, the aim of the control and / or control unit is to provide at least one control signal for adjusting and / or adjusting a fan, and in particular a fan for combustion air , and / or the fuel control valve for the fuel. In addition, the control and / or control unit also has the purpose, by adjusting and / or adjusting the fan and / or the fuel control valve, to provide a heating power and, in particular, a power required heating and / or a nominal heating power.

Por um "fator de ar" deve ser entendido, de modo especial, um fator que depende, em particular, do ar de combustão e/ou do combustível, fator esse que determina uma qualidade da combustão e/ou com base no qual pode ser tirada uma conclusão sobre uma qualidade da combustão. De modo especial, o fator de ar corresponde a uma relação entre uma quantidade de ar de combustão efetivamente presente na mistura, e, de modo especial, na mistura de ar de combustão com combustível, e uma quantidade de ar de combustão estequiométrica necessária, que, de modo particular, é precisa para que tenha lugar uma combustão total. Um fator de ar que apresente o valor 1 corresponde, no caso vertente, e de modo especial, a uma relação de ar de combustão estequiométrica. Será vantajoso que o fator de ar corresponda a uma grandeza de comando e/ou de regulação direta e/ou indireta. Para se obter uma combustão ideal, e, de modo especial, uma chama de aquecimento estável, uma emissão de poluentes mínima e/ou um grau de eficácia máximo, o fator de ar nominal corresponde a uma amplitude da mistura ligeiramente menor, em especial no que diz respeito à mistura do ar de combustão com o combustível, e, de modo especial, compreendida entre 1,15 e 1,45, e, de preferência, compreendida entre 1,2 e 1,4, e, a que é dada especial preferência, compreendida entre 1,25 e 1,35.By an "air factor", a factor which in particular depends on the combustion air and / or fuel, which determines a quality of the combustion and / or on the basis of which it can be a conclusion on a quality of combustion. In particular, the air factor corresponds to a ratio of an amount of combustion air actually present in the mixture, and especially the mixture of combustion air with fuel, and a quantity of stoichiometric combustion air required, which , in particular, it is necessary for total combustion to take place. An air factor having the value 1 corresponds, in the present case, and in particular, to a stoichiometric combustion air ratio. It will be advantageous if the air factor corresponds to a control variable and / or direct and / or indirect regulation. In order to obtain ideal combustion, and in particular a stable heating flame, a minimum emission of pollutants and / or a maximum degree of efficiency, the nominal air factor corresponds to a slightly smaller amplitude of the mixture, in particular which relates to the mixing of the combustion air with the fuel, and in particular between 1.15 and 1.45, and preferably between 1.2 and 1.4, and which is given more preferably, between 1.25 and 1.35.

No âmbito da presente invenção, por "potência de entrada" deve entender-se, de modo especial, uma potência, e, de modo especial, uma potência máxima, e, em especial, uma potência térmica máxima que pode ser alcançada, que é alimentada no momento e/ou no momento atual à unidade de aquecimento, e, em especial, ao módulo de aquecimento, potência essa que, de modo especial, ocorreria no caso de uma combustão total e/ou ideal de um combustível, e, de modo particular, de um combustível alimentado à unidade de aquecimento. Neste caso, a potência de entrada está correlacionada, de modo especial, com uma energia química contida e/ou armazenada no combustível, e, de modo especial, no combustível que é alimentado à unidade de aquecimento. De preferência, o dispositivo de aquecimento dispõe de, pelo menos, uma sonda de ionização, que tem por objetivo medir uma corrente de ionização que ocorre no interior de uma chama de combustão. A corrente de ionização está correlacionada, de modo especial, com o fator de ar.In the context of the present invention, "input power" is understood to mean, in particular, a power, and in particular a maximum power, and in particular a maximum thermal power which can be achieved, which is current moment and / or at the present time to the heating unit, and in particular to the heating module, which would in particular occur in the case of total and / or ideal combustion of a fuel, and in particular, of a fuel supplied to the heating unit. In this case, the input power is correlated, in particular, with a chemical energy contained and / or stored in the fuel, and especially in the fuel which is fed to the heating unit. Preferably, the heating device has at least one ionization probe, the purpose of which is to measure an ionization current occurring within a combustion flame. The ionization current is correlated, in particular, with the air factor.

Através de uma conceção como aquela que é descrita aqui pode ser disponibilizado um dispositivo de aquecimento de acordo com a presente invenção com propriedades de operação vantajosas. De modo especial, mediante a utilização da potência de entrada e da corrente de ionização pode ser consequido um apuramento vantajosamente fiável e/ou exato do fator de ar ao lonqo de toda uma amplitude de potência de um aparelho de aquecimento, e, de modo especial, de um aparelho de aquecimento com um queimador a qás de ar forçado, regulado pelo fator de ar e que regule a potência. Por outro lado pode ser assegurada, de forma vantajosa, uma combustão otimizada com uma chama de aquecimento estável, uma emissão de poluentes minima e/ou um grau de eficácia máximo, o que, de modo especial, torna possível aumentar a segurança de operação.A heating device according to the present invention with advantageous operating properties can be provided by a design such as that described here. In particular, by using the input power and the ionization current, an advantageously reliable and / or accurate determination of the air factor over an entire power range of a heating apparatus can be achieved, and, in particular , of a heating apparatus with a forced-air burner, regulated by the air factor and regulating the power. On the other hand, optimized combustion with a stable heating flame, a minimum emission of pollutants and / or a maximum degree of efficiency can advantageously be ensured, which in particular makes it possible to increase safety of operation.

Se a unidade de comando e/ou de regulação estiver concebida de modo a apurar a potência de entrada com base numa potência de saída e num grau de eficácia térmico, de modo especial da combustão e/ou da unidade de aquecimento, e, de modo especial, do módulo de aquecimento, e, de modo particular, a apurar essa potência de entrada e/ou a, de forma vantajosa, a calculá-la de forma analítica, torna-se possível obter uma determinação vantajosamente precisa e/ou simples da potência de entrada, de modo especial sem quaisquer influências decorrentes de uma operação de aquecimento.If the control and / or control unit is designed so as to determine the input power on the basis of an output power and a degree of thermal efficiency, in particular of the combustion and / or heating unit, in particular, of the heating module, and in particular to determine that input power and / or to advantageously calculate it analytically, it becomes possible to obtain an advantageously accurate and / or simple determination of input power, especially without any influences arising from a heating operation.

No âmbito da presente invenção por "potência de saída" deve ser entendida, de modo especial, uma potência de saída registada no momento e/ou atual. A potência de saída é, de modo especial, uma potência eficaz e/ou que pode ser alcançada de forma eficaz, e, de modo especial, uma potência térmica que resulta da combustão do combustível, e, especialmente, do combustível que é alimentado à unidade de aquecimento. Será vantajoso que a potência de saída corresponda a uma potência alimentada ao fluido e/ou a uma potência derivada do fluido, e, de modo especial, a uma potência térmica. Neste caso, a potência de saída está correlacionada, de modo especial, com uma energia térmica que resulta, de modo particular em caso de combustão, da energia química do combustível. Por outro lado, a potência de saída está correlacionada com a potência de entrada por meio de uma entalpia, e, em particular, por meio de uma entalpia de combustão. 0 grau de eficácia térmico poderia, por exemplo, ser concebido como um valor de referência, e, de modo especial, estar armazenado na unidade de memória da unidade de comando e/ou de regulação. No entanto, e de forma vantajosa, a unidade de comando e/ou de regulação tem por objetivo apurar o grau de eficácia térmico tomando por base, pelo menos, uma temperatura de entrada do ar de combustão, e, de modo especial, da corrente de ar de combustão, e/ou do combustível, e, de modo especial, do fluxo de combustível, e/ou tomando igualmente por base uma temperatura do gás de escape da combustão. Para que tal seja possível, o dispositivo de aquecimento dispõe, de preferência, de, pelo menos, três sensores, e, de modo especial, de, pelo menos, um sensor da temperatura do gás de escape, sensor esse que se destina à medição da temperatura do gás de escape da combustão, e, pelo menos, de um sensor da temperatura para o ar da combustão e/ou para o combustível.In the scope of the present invention by "output power", a current output and / or current output power must be understood in particular. The output power is in particular an effective and / or achievable power, and in particular a thermal power resulting from the combustion of the fuel, and in particular of the fuel which is heating unit. It will be advantageous if the output power corresponds to a power fed to the fluid and / or to a power derived from the fluid, and especially to a thermal power. In this case, the output power is correlated, in particular, with a thermal energy which results, in particular in the case of combustion, from the chemical energy of the fuel. On the other hand, the output power is correlated with the input power by means of an enthalpy, and in particular by means of a combustion enthalpy. The degree of thermal efficiency could, for example, be designed as a reference value, and in particular be stored in the memory unit of the control and / or control unit. Advantageously, however, the control and / or control unit aims to determine the degree of thermal efficiency based on at least one inlet temperature of the combustion air, and, in particular, the current combustion air, and / or the fuel, and in particular the fuel flow, and / or also based on a temperature of the exhaust gas from the combustion. For this to be possible, the heating device preferably has at least three sensors, and in particular at least one exhaust gas temperature sensor, which sensor is intended for measurement the temperature of the combustion exhaust gas, and at least one temperature sensor for the combustion air and / or for the fuel.

Além disso é igualmente proposto que a unidade de comando e/ou de regulação também tenha por objetivo apurar a potência de saída, com base numa temperatura de um fluido, e, de preferência, com base numa temperatura de entrada e/ou numa temperatura de saída, em especial do permutador de calor, e/ou ainda com base na temperatura de um caudal do fluido, e, de modo especial, que passe através do permutador de calor, e, de modo particular, que a unidade de comando e/ou de regulação também se destine a determinar essa potência de saída e/ou a, de maneira vantajosa, a calculá-la de forma vantajosa. É dada preferência a que o dispositivo de aquecimento disponha de, pelo menos, um sensor da temperatura, o qual se destina a apurar uma temperatura de entrada e/ou uma temperatura de saída do fluido. Através da utilização de sensores de construção simples, pautados por uma durabilidade elevada e/ou por variações reduzidas resultantes da deterioração, torna-se possível levar a cabo uma medição vantajosamente precisa.Furthermore, it is also proposed that the control and / or control unit also has the purpose of determining the output power, based on a temperature of a fluid, and preferably based on an inlet temperature and / or a temperature of in particular of the heat exchanger, and / or further based on the temperature of a flow of the fluid, and in particular passing through the heat exchanger, and in particular that the control and / or regulation is also intended to determine such output power and / or advantageously to calculate it advantageously. It is preferred that the heating device has at least one temperature sensor, which is intended to determine an inlet temperature and / or an outlet temperature of the fluid. By using simple construction sensors, driven by high durability and / or by reduced variations resulting from deterioration, it becomes possible to carry out an advantageously accurate measurement.

Por outro lado, a presente invenção também propõe que o dispositivo de aquecimento disponha de, pelo menos, um dispositivo de medição do caudal, o qual se destina a apurar um caudal do fluido, de modo especial momentâneo e/ou atual. De modo particular, o dispositivo de medição do caudal pode ser concebido como um dispositivo de medição do caudal acústico, um dispositivo de medição do caudal giroscópico, um dispositivo de medição do caudal magnético-indutivo, um dispositivo de medição do caudal mecânico-volumétrico, um dispositivo de medição do caudal ótico e/ou um dispositivo de medição do caudal térmico. Mediante a utilização de medidores de fluxo correntes consegue levar-se a cabo uma medição vantajosamente precisa, ao mesmo tempo que os custos inerentes são vantajosamente baixos.On the other hand, the present invention also proposes that the heating device has at least one flow measuring device, which is intended to determine a flow rate of the fluid, especially momentary and / or current. In particular the flow measuring device may be designed as an acoustic flow meter, a gyro flow meter, a magnetic-inductive flow meter, a mechanical-volumetric flow meter, an optical flow measurement device and / or a thermal flow measuring device. By using current flow meters an advantageously accurate measurement can be carried out while the inherent costs are advantageously low.

Numa outra forma de realização da presente invenção é proposto que a unidade de processamento e/ou de avaliação tenha por objetivo apurar um caudal do fluido com base em, pelo menos, um valor caracteristico da potência de uma bomba de fluido. Por "valor caracteristico da potência" deve ser entendido, no âmbito da presente invenção, e de modo especial, um valor caracteristico que contenha, pelo menos, uma potência momentânea da bomba de fluido. De modo particular, o dispositivo de aquecimento compreende, pelo menos, um sensor que tenha por objetivo apurar o, pelo menos um, valor da potência, de modo especial de forma continua, e, de modo particular, transmiti-lo, sem fios e/ou ligado por fios, à unidade de comando e/ou de regulação. De modo especial, o, pelo menos um, sensor pode estar integrado na bomba de fluido ou estar instalado fora da bomba de fluido, como um elemento separado. Será vantajoso que o valor caracteristico da potência seja constituído por uma velocidade de rotação da bomba e/ou por uma absorção elétrica de potência da bomba de fluido. De modo particular, o dispositivo de aquecimento pode dispor de, pelo menos, um sensor de corrente, concebido para apurar, de modo especial de forma contínua, uma absorção de corrente da bomba de fluido. Em alternativa, ou adicionalmente, o dispositivo de aquecimento pode dispor de, pelo menos, um sensor da velocidade de rotação, concebido para apurar, de modo especial de forma continua, uma velocidade de rotação da bomba de fluido. Esta medida faz com que seja possível, de forma vantajosa, prescindir-se da necessidade de utilizar medidores de fluxo, o que faz com que os custos do sistema e/ou os custos de manutenção possam ser reduzidos de forma vantajosa.In another embodiment of the present invention it is proposed that the processing and / or evaluation unit aims to determine a flow rate of the fluid based on at least a characteristic value of the power of a fluid pump. By "characteristic value of power", in the context of the present invention, and especially, a characteristic value containing at least a momentary power of the fluid pump is to be understood. In particular, the heating device comprises at least one sensor having the purpose of at least one power value, in particular continuously, and in particular transmitting it, without wires and / or wired, to the control and / or control unit. In particular, the at least one sensor may be integral with the fluid pump or be installed outside the fluid pump as a separate element. It will be advantageous if the characteristic value of the power is constituted by a speed of rotation of the pump and / or by an electrical absorption of power from the fluid pump. In particular, the heating device may have at least one current sensor, which is designed to continuously continuously detect a current drawdown of the fluid pump. Alternatively, or in addition, the heating device may have at least one rotational speed sensor, designed to continuously continuously determine a speed of rotation of the fluid pump. This measure makes it possible advantageously to dispense with the need to use flow meters, which means that system costs and / or maintenance costs can be advantageously reduced.

Além disso, a presente invenção também propõe um processo de operação de um dispositivo de aquecimento, de acordo com o qual um fator de ar de um queimador é determinado com base numa potência de entrada e numa corrente de ionização. Mediante a utilização da potência de entrada e da corrente de ionização pode ser conseguido um apuramento vantajosamente fiável e/ou exato do fator de ar ao longo de toda uma amplitude de potência de um aparelho de aquecimento, e, de modo especial, de um aparelho de aquecimento com um queimador a gás de ar forçado, regulado pelo fator de ar e que regule a potência. Por outro lado pode ser assegurada, de forma vantajosa, uma combustão otimizada com uma chama de aquecimento estável, uma emissão de poluentes mínima e/ou um grau de eficácia máximo, o que, de modo especial, torna possível aumentar a segurança de operação. Não se pretende com o presente que o dispositivo de aquecimento concebido de acordo com a presente invenção fique limitado seja à utilização, seja à forma de realização descritas acima. De modo particular, e para realizar um modo de operação aqui descrito, o dispositivo de aquecimento concebido de acordo com a presente invenção pode dispor de uma quantidade de elementos, componentes e unidades individuais que seja diferente da quantidade que é aqui mencionada.In addition, the present invention also proposes a method of operating a heating device, according to which an air factor of a burner is determined based on an input power and an ionization current. By using the input power and the ionization current an advantageously reliable and / or accurate determination of the air factor can be achieved over a whole power range of a heating apparatus, and in particular of an apparatus with a forced air gas burner regulated by the air factor and regulating the power. On the other hand, optimized combustion with a stable heating flame, a minimum emission of pollutants and / or a maximum degree of efficiency can advantageously be ensured, which in particular makes it possible to increase safety of operation. It is not intended with the present invention that the heating device designed in accordance with the present invention be limited either to the use or to the embodiment described above. In particular, and in order to perform an operating mode described herein, the heating device designed in accordance with the present invention may have a number of individual elements, components and units which is different from the quantity which is mentioned herein.

Breve descrição das figurasBrief description of the figures

Outras vantagens podem ser inferidas da descrição das figuras que se segue. As figuras apresentam um exemplo de forma de realização da presente invenção. Quer o desenho, quer a descrição e as reivindicações contêm diversas caracteristicas combinadas. 0 perito nesta matéria também poderá ter em consideração as caracteristicas atendendo ao objetivo que se pretende alcançar e reuni-las noutras combinações adequadas.Other advantages may be inferred from the description of the following figures. The figures show an exemplary embodiment of the present invention. Both the drawing, the description and the claims contain several features combined. The person skilled in the art may also take into account the characteristics in view of the intended objective and bring them into other appropriate combinations.

Assim: A fig. 1 mostra um diagrama de blocos, representado de forma esquemática, de um aparelho de aquecimento, concebido como um esquentador, com um dispositivo de aquecimento, A fig. 2 mostra um diagrama de blocos de uma operação exemplificativa do dispositivo de aquecimento, A fig. 3 mostra, representados de forma esquemática, os percursos de uma corrente de ionização (/) perante três fatores de ar (Ac) diferentes, que dependem de uma potência de entrada (Pin) , e A fig. 4 mostra um diagrama de blocos, representado de forma esquemática, de um aparelho de aquecimento, concebido como um esquentador, com um dispositivo de aquecimento.Thus: Fig. 1 shows a diagrammatically represented block diagram of a heating apparatus, designed as an heater, with a heating device, Fig. 2 shows a block diagram of an exemplary operation of the heating device, Fig. 3 shows, diagrammatically, the paths of an ionization current (/) to three different air factors (Ac), which depend on an input power (Pin), and Fig. 4 shows a diagrammatically represented block diagram of a heating apparatus, designed as an heater, with a heating device.

Em que os números de referência estão relacionados com os seguintes elementos: 10 - Dispositivo de aquecimento; 12 - Unidade de comando e/ou de regulação; 14 - Sensor da temperatura; 16 - Sonda de ionização; 18 - Dispositivo de medição do caudal; 20 - Bomba de fluido; 22 - Aparelho de aquecimento; 24 - Unidade de aquecimento; 26 - Módulo de aquecimento; 28 - Ventilador; 30 - Tubo de alimentação; 32 - Válvula de combustível; 34 - Tubo de alimentação; 36 - Queimador principal; 38 - Permutador de calor; 40 - Tubo de alimentação; 42 - Saída; 44 - Módulo de gás de escape; 46 - Saída de gás de escape; 48 - Sensor da temperatura; 50 - Unidade de alimentação; 52 - Entrada de fluido; 54 - Unidade de escoamento; 56 - Saída de fluido; 58 - Passo operacional; 60 - Velocidade de rotação da bomba; 62 - Absorção de potência; 64 - Passo operacional; 66 - Passo operacional; 68 - Passo operacional; 70 - Zona; 72 - Zona da potência de entrada.Where reference numbers are related to the following elements: 10 - Heating device; 12 - Control and / or control unit; 14 - Temperature sensor; 16 - Ionization probe; 18 - Flow measuring device; 20 - Fluid pump; 22 - Heating apparatus; 24 - Heating unit; 26 - Heating module; 28 - Fan; 30 - Feed tube; 32 - Fuel valve; 34 - Feed tube; 36 - Main burner; 38 - Heat exchanger; 40 - Feed tube; 42 - Exit; 44 - Exhaust gas module; 46 - Exhaust gas outlet; 48 - Temperature sensor; 50 - Power supply unit; 52 - Fluid inlet; 54 - Flow unit; 56 - Fluid outlet; 58 - Operational step; 60 - Speed of rotation of the pump; 62 - Absorption of power; 64 - Operational step; 66 - Operational step; 68 - Operational step; 70 - Area; 72 - Power input zone.

Descrição de formas de realização A figura 1 mostra, representado de forma esquemática num diagrama de blocos, e a titulo de exemplo, um aparelho de aquecimento (22) . No caso vertente, o aparelho de aquecimento (22) foi concebido como um esquentador. Em alternativa, também é concebível que um aparelho de aquecimento seja concebido como um termoacumulador. O aparelho de aquecimento (22) compreende um dispositivo de aquecimento (10). O dispositivo de aquecimento (10), por sua vez, compreende uma unidade de aquecimento (24). Esta unidade de aquecimento (24) tem por objetivo aquecer um fluido. No caso vertente, a unidade de aquecimento (24) destina-se a aquecer água. Para esse efeito, a unidade de aquecimento (24) compreende um módulo de aquecimento (26) . O módulo de aquecimento (26) foi concebido como um queimador a gás de ar forçado, regulado pelo fator de ar e que regule a potência. Em alternativa, também é de ponderar a possibilidade de uma unidade de aquecimento estar destinada ao aquecimento de outro fluido, como, por exemplo, de um agente de refrigeração e/ou de um agente de aquecimento. O módulo de aquecimento (26) dispõe de um ventilador (28), de velocidade de rotação variável, para o ar de combustão. O ventilador (28) tem por objetivo fazer avançar uma corrente de ar de combustão e/ou regular essa corrente. Para esse efeito, o ventilador (28) está ligado a um primeiro tubo de alimentação (30) para o ar de combustão. Além disso, o módulo de aquecimento (2 6) dispõe ainda de uma válvula de combustível (32) , eletrónica e de débito variável, para o combustível. A válvula de combustível (32) tem por objetivo fazer avançar um fluxo de combustível e/ou regular esse fluxo. No caso vertente, a válvula de combustível (32) tem por objetivo fazer avançar um gás e/ou regulá-lo. Para esse efeito, a válvula de combustível (32) está ligada a um segundo tubo de alimentação (34) para o combustível. 0 módulo de aquecimento (26) compreende ainda um queimador principal (36) . Este queimador principal (36) foi concebido como um queimador a gás. 0 queimador principal (36) está ligado, por meio do ventilador (28), ao primeiro tubo de alimentação (30) para o ar de combustão. Além disso, o queimador principal (36) está ligado, por meio da válvula de combustível (32), ao segundo tubo de alimentação (34) para o combustível. O queimador principal (36) tem por objetivo queimar, em, pelo menos, um modo de operação, uma mistura de um ar de combustão com um combustível. Para esse efeito, o queimador principal (36) está concebido para produzir uma chama de aquecimento. Além disso, um módulo de aquecimento pode ainda compreender um queimador de ignição o qual tenha sido concebido, de modo especial, para disponibilizar uma chama de ignição para um queimador principal. Por outro lado, também é concebível que, em vez de um queimador de ignição, seja utilizada, por exemplo, uma ignição por faísca.DESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS Figure 1 shows, schematically shown in a block diagram, and by way of example, a heating apparatus (22). In the present case, the heating apparatus 22 has been designed as a water heater. Alternatively, it is also conceivable that a heating apparatus is designed as a heater. The heating apparatus (22) comprises a heating device (10). The heating device (10), in turn, comprises a heating unit (24). This heating unit 24 is intended to heat a fluid. In the present case, the heating unit 24 is intended to heat water. For this purpose, the heating unit (24) comprises a heating module (26). The heating module (26) is designed as a forced air gas burner, regulated by the air factor and regulating the power. Alternatively, it is also to be considered whether a heating unit is intended to heat another fluid, such as a coolant and / or a heating agent. The heating module (26) has a variable speed fan (28) for the combustion air. The fan 28 is intended to advance a stream of combustion air and / or regulate this stream. To this end, the fan (28) is connected to a first feed pipe (30) for the combustion air. In addition, the heating module 26 further has an electronic variable fuel valve 32 for the fuel. The fuel valve 32 is intended to advance a flow of fuel and / or regulate that flow. In the present case, the fuel valve (32) has the purpose of advancing a gas and / or regulating it. For this purpose, the fuel valve (32) is connected to a second fuel supply pipe (34) for the fuel. The heating module (26) further comprises a main burner (36). This main burner (36) is designed as a gas burner. The main burner 36 is connected by means of the fan 28 to the first supply pipe 30 for the combustion air. In addition, the main burner 36 is connected, via the fuel valve 32, to the second fuel supply pipe 34. The main burner 36 aims to burn, in at least one mode of operation, a mixture of a combustion air with a fuel. To this end, the main burner (36) is designed to produce a heating flame. In addition, a heating module may further comprise an ignition burner which has been specially designed to provide an ignition flame to a main burner. On the other hand, it is also conceivable that, instead of an ignition burner, for example, a spark ignition is used.

Além disso, a unidade de aquecimento (24) compreende igualmente um permutador de calor (38). O permutador de calor (38) está instalado numa zona próxima da chama de aquecimento. O permutador de calor (38) destina-se a transferir energia térmica do módulo de aquecimento (26) para o fluido. Para esse efeito, o permutador de calor (38) compreende um tubo de alimentação (40) para um fluido que não foi aquecido, e, de modo especial, para água, e uma saida (42) para um fluido aquecido, de modo particular para água.In addition, the heating unit (24) also comprises a heat exchanger (38). The heat exchanger (38) is installed in a zone proximate the heating flame. The heat exchanger (38) is for transferring thermal energy from the heating module (26) to the fluid. For this purpose, the heat exchanger (38) comprises a feed pipe (40) for a fluid which has not been heated, and in particular for water, and an outlet (42) for a heated fluid, in particular for water.

Por outro lado, a unidade de aquecimento (24) compreende ainda um módulo de gás de escape (44) . O módulo de gás de escape (44) foi concebido como uma chaminé. Este módulo de gás de escape (44) destina-se a evacuar os gases de escape. Para esse efeito, o módulo de gás de escape (44) está ligado a uma saída de gás de escape (46).On the other hand, the heating unit (24) further comprises an exhaust gas module (44). The exhaust gas module (44) is designed as a chimney. This exhaust gas module (44) is intended to evacuate exhaust gases. For this purpose, the exhaust gas module (44) is connected to an exhaust gas outlet (46).

Além disso, o dispositivo de aquecimento (10) dispõe ainda de uma unidade de alimentação (50). Esta unidade de alimentação (50) tem por objetivo alimentar o fluido não aquecido ao permutador de calor (38) e/ou ao aparelho de aquecimento (22) . Para esse efeito, a unidade de alimentação (50) compreende uma entrada de fluido (52) . A entrada de fluido (52) está ligada ao tubo de alimentação (40) do permutador de calor (38) por meio de uma ligação para fluidos.In addition, the heating device (10) further has a supply unit (50). This feed unit 50 is intended to feed the unheated fluid to the heat exchanger 38 and / or to the heating apparatus 22. To this end, the feed unit (50) comprises a fluid inlet (52). The fluid inlet (52) is connected to the supply pipe (40) of the heat exchanger (38) by means of a fluid connection.

Além disso, o dispositivo de aquecimento (10) dispõe ainda de uma unidade de escoamento (54) . Esta unidade de escoamento (54) tem por objetivo conduzir o fluido aquecido para fora do permutador de calor (38) e/ou do aparelho de aquecimento (22). Para esse efeito, a unidade de escoamento (54) compreende uma saída de fluido (56). A saída de fluido (56) está ligada à saída (42) do permutador de calor (38) por meio de uma ligação para fluidos.In addition, the heating device (10) further comprises a flow unit (54). This flow unit 54 aims to conduct the heated fluid out of the heat exchanger 38 and / or the heating apparatus 22. To this end, the flow unit 54 comprises a fluid outlet 56. The fluid outlet (56) is connected to the outlet (42) of the heat exchanger (38) by means of a fluid connection.

Além disso, o dispositivo de aquecimento (10) dispõe também de uma unidade de comando e/ou de regulação (12) . Esta unidade de comando e/ou de regulação (12) destina-se a comandar uma operação do dispositivo de aquecimento (10) . Para esse efeito, a unidade de comando e/ou de regulação (12) compreende uma unidade de processamento, uma unidade de memória e um programa de operação que está armazenado na unidade de memória e que se destina a ser executado pela unidade de processamento. Além disso, a unidade de comando e/ou de regulação (12) também se destina a regular e/ou a disponibilizar uma potência de aquecimento predefinida. Para esse efeito, a unidade de comando e/ou de regulação (12) dispõe de uma ligação elétrica ao ventilador (28) e à válvula de combustível (32) . No caso vertente, a unidade de comando e/ou de regulação (12) tem por objetivo regular a corrente de ar de combustão e o fluxo de combustível por meio do ventilador (28) e da válvula de combustível (32) independentemente uma do outro. A unidade de comando e/ou de regulação (12) destina-se a apurar um fator de ar (Ac) da combustão com base numa potência de entrada (Pin) e numa corrente de ionização (/) . Além disso, a unidade de comando e/ou de regulação (12) também tem por objetivo regular o fator de ar (Ac) da combustão de modo a corresponder a um fator de ar nominal (Ad) .Furthermore, the heating device (10) also has a control and / or control unit (12). This control and / or control unit (12) is intended to control the operation of the heating device (10). To this end, the control and / or control unit (12) comprises a processing unit, a memory unit and an operating program which is stored in the memory unit and which is to be executed by the processing unit. In addition, the control and / or control unit (12) is also intended to regulate and / or provide a predefined heating power. For this purpose, the control and / or control unit (12) has an electrical connection to the fan (28) and the fuel valve (32). In the present case, the control and / or control unit 12 aims to regulate the combustion air stream and the fuel flow through the fan 28 and the fuel valve 32 independently of one another . The control and / or control unit 12 is designed to calculate a combustion air factor (Ac) based on an input power (Pin) and an ionization current (/). In addition, the control and / or control unit 12 also aims to regulate the combustion air factor (Ac) to correspond to a nominal air factor (Ad).

As equações necessárias para este efeito, que estão armazenadas, de modo especial, na unidade de memória da unidade de comando e/ou de regulação (12), são resumidas abaixo, após o que, em seguida, se procede a uma descrição de uma operação exemplificativa, fazendo referência à figura 2. A unidade de comando e/ou de regulação (12) tem por objetivo apurar a potência de entrada (Pin) com base numa potência de saída (Pout) e num grau de eficácia térmico n do módulo de aquecimento (26). A equação é a seguinte:The equations required for this purpose, which are stored in particular in the memory unit of the control and / or control unit (12), are summarized below, after which a description of a 2. The control and / or control unit 12 has the objective of calculating the input power (Pin) based on an output power (Pout) and on a degree of thermal efficiency n of the module (26). The equation is as follows:

Pin — Pout / η 0 grau de eficácia térmico (η) pode ser apurado experimentalmente, por exemplo, com uma precisão suficiente e ser armazenado na unidade de memória da unidade de comando e/ou de regulação (12).Pin - Pout / η The degree of thermal efficiency (η) can be determined experimentally, for example, with sufficient precision and stored in the memory unit of the control and / or control unit (12).

Além disso, a unidade de comando e/ou de regulação (12) também tem por objetivo apurar a potência de saída (Pout) necessária para determinar a potência de entrada (P±n) com base numa temperatura do fluido, e, de modo especial, com base numa temperatura de saída (Tout) do fluido e numa temperatura de entrada (Tin) do fluido, e ainda com base num caudal do fluido (qm) . Neste caso aplica-se a seguinte equação:In addition, the control and / or control unit 12 also aims to determine the output power (Pout) required to determine the input power (P ± n) based on a temperature of the fluid, and thus especially, based on an outlet temperature (Tout) of the fluid and an inlet temperature (Tin) of the fluid, and further based on a fluid flow rate (qm). In this case the following equation applies:

Pout qm * Cp * (Tout — Tin)Pout qm * Cp * (Tout-Tin)

Neste caso, Cp corresponde a um valor de aquecimento característico do fluido. 0 dispositivo de aquecimento (10) dispõe de um primeiro sensor da temperatura (14), o qual tem por objetivo medir a temperatura de entrada (Tin) do fluido imediatamente a seguir à entrada de fluido (52) e/ou imediatamente antes do tubo de alimentação (40) do permutador de calor (38) . Além disso, o dispositivo de aquecimento (10) dispõe também de um segundo sensor da temperatura (48), que tem por objetivo medir a temperatura de saida (Tout) do fluido imediatamente a seguir à saida (42) do permutador de calor (38) e/ou imediatamente antes da saida de fluido (56). Por outro lado, o dispositivo de aquecimento (10) dispõe de, pelo menos, um dispositivo de medição do caudal (18) , concebido para medir o caudal do fluido (qm) . Em alternativa, ou adicionalmente, a unidade de comando e/ou de regulação (12) tem por objetivo apurar o caudal do fluido (qm) com base num valor caracteristico da potência de uma bomba de fluido (20). O valor caracteristico da potência é constituído por uma velocidade de rotação da bomba (60) e/ou por uma absorção elétrica de potência (62) da bomba de fluido (20).In this case, Cp corresponds to a characteristic heating value of the fluid. The heating device 10 has a first temperature sensor 14, which aims to measure the inlet temperature (Tin) of the fluid immediately after the fluid inlet (52) and / or immediately before the tube (40) of the heat exchanger (38). In addition, the heating device 10 also has a second temperature sensor 48, the purpose of which is to measure the outlet temperature (Tout) of the fluid immediately after the outlet (42) of the heat exchanger (38). ) and / or immediately before the fluid outlet (56). On the other hand, the heating device 10 has at least one flow measuring device 18, designed to measure the flow rate of the fluid (qm). Alternatively, or in addition, the control and / or control unit 12 aims to determine the flow rate of the fluid (qm) based on a characteristic value of the power of a fluid pump (20). The characteristic value of power is constituted by a speed of rotation of the pump 60 and / or by an electrical power absorption 62 of the fluid pump 20.

Os vários passos operacionais necessários para este fim estão descritos na figura 2 com base num diagrama de blocos exemplificativo, em que uma sequência dos vários passos processuais individuais pode variar, pelo menos, parcialmente.The various operational steps necessary for this purpose are described in figure 2 based on an exemplary block diagram, wherein a sequence of the individual individual procedural steps may at least partially vary.

Num passo operacional (58), a unidade de comando e/ou de regulação (12) tem por objetivo apurar o caudal do fluido (qm) . Para apurar o caudal do fluido (¾) , a unidade de comando e/ou de regulação (12) avalia os valores medidos que foram apurados pelo dispositivo de medição do caudal (18). Em alternativa, ou adicionalmente, a unidade de comando e/ou de regulação (12) pode apurar o caudal do fluido (qm) com base num valor característico da potência de uma bomba de fluido (20) . O valor caracteristico da potência é constituído por uma velocidade de rotação da bomba (60) e/ou por uma absorção elétrica de potência (62) da bomba de fluido (20).In an operational step (58), the control and / or control unit (12) aims to determine the flow rate of the fluid (qm). In order to determine the flow rate of the fluid (¾), the control and / or control unit (12) evaluates the measured values which have been determined by the flow measuring device (18). Alternatively, or in addition, the control and / or control unit 12 can determine the flow rate of the fluid (qm) based on a characteristic value of the power of a fluid pump (20). The characteristic value of power is constituted by a speed of rotation of the pump 60 and / or by an electrical power absorption 62 of the fluid pump 20.

Num passo operacional (64), a unidade de comando e/ou de regulação (12) tem por objetivo apurar a potência de saída (Pout) / com base na temperatura de entrada (Tin) do fluido medida pelo primeiro sensor da temperatura (14), com base na temperatura de saída (T0ut) do fluido medida pelo segundo sensor da temperatura (48) e com base no caudal do fluido (qm) , de modo especial recorrendo à utilização da equação (2).In an operational step 64, the control and / or control unit 12 aims to determine the output power (Pout) / based on the inlet temperature (Tin) of the fluid measured by the first temperature sensor (14). , based on the outlet temperature T0ut of the fluid measured by the second temperature sensor 48 and based on the fluid flow rate qm, in a special way using the equation 2.

Num passo operacional (66), a unidade de comando e/ou de regulação (12) tem por objetivo apurar a potência de entrada (Pin) com base na potência de saída (Pout) e no grau de eficácia térmico (η) apurados no passo operacional (64), de modo especial mediante a utilização da equação [1].In an operational step (66), the control and / or control unit (12) aims to determine the input power (Pin) based on the output power (Pout) and the degree of thermal efficiency (η) operating step (64), in particular by using equation [1].

No passo operacional (68), a unidade de comando e/ou de regulação (12) destina-se a apurar um fator de ar (Ac) da combustão com base numa potência de entrada (Pin) e numa corrente de ionização (/) medidas no passo operacional (66). O dispositivo de aquecimento dispõe de, pelo menos, uma sonda de ionização (16), que tem por objetivo medir uma corrente de ionização (/) que tem lugar no interior de uma chama de combustão. A fig. 3 mostra, representados de forma esquemática, e a titulo exemplificativo, os percursos de uma corrente de ionização (/) perante três fatores de ar (Ac) diferentes, que dependem de uma potência de entrada (Pin) · Como se pode constatar, a corrente de ionização (/) numa zona de mistura rica é maior (sendo, por exemplo, de Ac = 1,1), registando uma redução numa zona de mistura mais pobre (como, por exemplo, para Ac = 1,3 ... 1,5). Chama a atenção o facto de a corrente de ionização (/), perante um fator de ar (Ac) constante (como, por exemplo, Ac = 1,3) sofrer uma redução clara da sua intensidade numa zona (70) de potências de entrada (Pin) mais reduzidas. Na zona (70) onde as potências de entrada (Pin) são menores, a corrente de ionização (/) deixa de estar claramente correlacionada com o fator de ar (Ac). Através da utilização da potência de entrada (Pin) medida no passo operacional (66) adicionalmente em relação à corrente de ionização (/), torna-se possível apurar imediatamente o fator de ar (Ac) existente no momento por meio da unidade de comando e/ou de regulação (12) ao longo de toda a amplitude da potência de entrada (72) , e, de modo especial, também na zona (70), em que as potências de entrada (Pin) são mais reduzidas.In operative step 68, the control and / or control unit 12 is designed to calculate a combustion air factor (Ac) based on an input power (Pin) and an ionization current (/), measured in the operational step (66). The heating device has at least one ionization probe (16), the purpose of which is to measure an ionization current (/) which takes place inside a combustion flame. FIG. 3 shows, diagrammatically, and by way of example, the paths of an ionization current (/) to three different air factors (Ac), which depend on an input power (Pin). As can be seen, ionization stream (/) in a rich mixing zone is larger (eg Ac = 1.1), with a reduction in a poorer mixing zone (eg for Ac = 1.3 .. 1.5). Attention is drawn to the fact that the ionization current (/), given a constant air factor (Ac), such as Ac = 1,3, suffers a clear reduction of its intensity in a power zone (70) input (Pin). In the zone (70) where the input powers (Pin) are smaller, the ionization current (/) is no longer clearly correlated with the air factor (Ac). By using the input power (Pin) measured in the operating step (66) in addition to the ionization current (/), it is now possible to immediately calculate the air factor (Ac) currently present by means of the control unit and / or regulating means (12) along the entire amplitude of the input power (72), and especially also in the region (70), where the input powers (Pin) are reduced.

Claims

A heating device with at least one control and / or control unit (12), the purpose of which is to determine an air factor (Ac) of a combustion, characterized in that the control and / or control unit (12) is aimed at at least one mode of operation, calculating the air factor (Ac) based on an input power (Pin) and an ionization current (/).

Heating device according to claim 1, characterized in that the control and / or control unit (12) has the purpose of determining the input power (Pin) based on an output power (Pout) and a degree of thermal efficiency (η).

Heating device according to claim 2, characterized in that the control and / or control unit (12) has the purpose of determining the output power (Pout) based on a temperature (Tin, Tout) of a fluid and / or based on a fluid flow rate (qm).

Heating device according to one of the preceding claims, characterized in that it has at least one temperature sensor (14, 48), which has the purpose of measuring an inlet temperature (Tin) and / or a temperature of (Tout) of the fluid.

Heating device according to one of the preceding claims, characterized in that it has at least one ionization probe (16) which has the purpose of measuring an ionization current (/) inside a combustion flame.

Heating device according to any one of the preceding claims, characterized in that it has at least one flow measuring device (18), which has the purpose of measuring a flow of the fluid (qm).

A heating device according to any one of the preceding claims, characterized in that the control and / or control unit (12) has the purpose of determining a fluid flow rate (qm) based on at least one characteristic value of power of a fluid pump (20).

Heating device according to claim 7, characterized in that the power characteristic value is constituted by a speed of rotation of the pump (60) and / or by an electrical power absorption (62) of the fluid pump (20) .

A heating apparatus, and in particular a forced-air gas burner, characterized in that it comprises at least one heating device (10) as described in any one of the preceding claims.

A method of operating a heating device (10), and in particular a heating device according to any one of claims 1 to 8, characterized in that a combustion air factor (Ac) is determined on the basis of an input power (Pin) and based on an ionization current (/).