[go: up one dir, main page]

EP3825623A1 - Heater with emergency control system - Google Patents

Heater with emergency control system Download PDF

Info

Publication number
EP3825623A1
EP3825623A1 EP20206829.2A EP20206829A EP3825623A1 EP 3825623 A1 EP3825623 A1 EP 3825623A1 EP 20206829 A EP20206829 A EP 20206829A EP 3825623 A1 EP3825623 A1 EP 3825623A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heater
combustion control
flame
primary combustion
sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP20206829.2A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP3825623B1 (en
EP3825623C0 (en
Inventor
Christian Fischer
Heinz-Jörg Tomczak
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vaillant GmbH
Original Assignee
Vaillant GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vaillant GmbH filed Critical Vaillant GmbH
Publication of EP3825623A1 publication Critical patent/EP3825623A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP3825623B1 publication Critical patent/EP3825623B1/en
Publication of EP3825623C0 publication Critical patent/EP3825623C0/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H15/00—Control of fluid heaters
    • F24H15/10—Control of fluid heaters characterised by the purpose of the control
    • F24H15/176—Improving or maintaining comfort of users
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/02—Premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air upstream of the combustion zone
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00—Systems for controlling combustion
    • F23N5/02—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium
    • F23N5/08—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using light-sensitive elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00—Systems for controlling combustion
    • F23N5/02—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium
    • F23N5/12—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using ionisation-sensitive elements, i.e. flame rods
    • F23N5/123—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using ionisation-sensitive elements, i.e. flame rods using electronic means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00—Systems for controlling combustion
    • F23N5/18—Systems for controlling combustion using detectors sensitive to rate of flow of air or fuel
    • F23N5/184—Systems for controlling combustion using detectors sensitive to rate of flow of air or fuel using electronic means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00—Systems for controlling combustion
    • F23N5/24—Preventing development of abnormal or undesired conditions, i.e. safety arrangements
    • F23N5/242—Preventing development of abnormal or undesired conditions, i.e. safety arrangements using electronic means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D19/00—Details
    • F24D19/10—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F24D19/1006—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems
    • F24D19/1066—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for the combination of central heating and domestic hot water
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H15/00—Control of fluid heaters
    • F24H15/10—Control of fluid heaters characterised by the purpose of the control
    • F24H15/104—Inspection; Diagnosis; Trial operation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H15/00—Control of fluid heaters
    • F24H15/20—Control of fluid heaters characterised by control inputs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H15/00—Control of fluid heaters
    • F24H15/20—Control of fluid heaters characterised by control inputs
    • F24H15/238—Flow rate
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H15/00—Control of fluid heaters
    • F24H15/20—Control of fluid heaters characterised by control inputs
    • F24H15/25—Temperature of the heat-generating means in the heater
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H15/00—Control of fluid heaters
    • F24H15/30—Control of fluid heaters characterised by control outputs; characterised by the components to be controlled
    • F24H15/355—Control of heat-generating means in heaters
    • F24H15/36—Control of heat-generating means in heaters of burners
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H9/00—Details
    • F24H9/20—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F24H9/2007—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heaters
    • F24H9/2035—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heaters using fluid fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00—Systems for controlling combustion
    • F23N5/18—Systems for controlling combustion using detectors sensitive to rate of flow of air or fuel
    • F23N2005/181—Systems for controlling combustion using detectors sensitive to rate of flow of air or fuel using detectors sensitive to rate of flow of air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00—Systems for controlling combustion
    • F23N5/18—Systems for controlling combustion using detectors sensitive to rate of flow of air or fuel
    • F23N2005/185—Systems for controlling combustion using detectors sensitive to rate of flow of air or fuel using detectors sensitive to rate of flow of fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2225/00—Measuring
    • F23N2225/08—Measuring temperature
    • F23N2225/21—Measuring temperature outlet temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2229/00—Flame sensors
    • F23N2229/14—Flame sensors using two or more different types of flame sensor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2231/00—Fail safe
    • F23N2231/06—Fail safe for flame failures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H15/00—Control of fluid heaters
    • F24H15/30—Control of fluid heaters characterised by control outputs; characterised by the components to be controlled
    • F24H15/305—Control of valves
    • F24H15/31—Control of valves of valves having only one inlet port and one outlet port, e.g. flow rate regulating valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H15/00—Control of fluid heaters
    • F24H15/30—Control of fluid heaters characterised by control outputs; characterised by the components to be controlled
    • F24H15/345—Control of fans, e.g. on-off control
    • F24H15/35—Control of the speed of fans

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a heater for heating a building, a heater for heating a building and the use of an ionization electrode.
  • heaters for heating a building that use fossil fuels to provide hot water (heating and / or service water).
  • a wide variety of environmental conditions or malfunctions can lead to the combustion control strategy of the heater reaching system limits. In such cases, the heater may fail to provide hot water.
  • the object of the invention to enlarge the working range of a heater.
  • the user should, in particular, be provided with an increased level of comfort.
  • the method can be used in particular to adjust the fuel gas / air for a fuel gas operated burner of a heating device.
  • the method advantageously makes it possible to provide an emergency operation control if the primary combustion control fails.
  • the secondary combustion control contributes in particular to maintaining minimal heater functionality and thus to safeguarding comfort.
  • the secondary combustion control can in particular also be described as a comfort safety mode.
  • the hot water convenience can be increased by using another, secondary (redundant) combustion control, preferably with the aid of a preferably combined ignition and Monitoring electrode can be ensured.
  • This can be done in particular by approaching the flame lift-off point, which is physically linked to a defined gas-air mixture ratio (defined lambda).
  • a defined gas-air mixture ratio defined lambda
  • this sequence is called up cyclically at, in particular, sufficiently short time intervals, so that a safe control status can be assumed.
  • the heater is usually a gas and / or oil heater.
  • this relates in particular to a heating device which is set up to burn one or more fossil fuels such as liquid gas, natural gas and / or crude oil, possibly with the supply of ambient air from a building, in order to use energy to heat water, for example to produce in an apartment of the building.
  • the heater can be a so-called gas condensing boiler.
  • the heater generally has at least one burner and a delivery device, such as a fan, which delivers a mixture of fuel (gas) and combustion air (through a mixture duct of the heater) to the burner.
  • the exhaust gas resulting from the combustion can then be routed through an (internal) exhaust pipe of the heater to an exhaust system (of a house).
  • Several heaters are usually connected to this exhaust system.
  • the building can in principle be a residential building and / or a commercially used building.
  • the heater can in particular be used to heat only part of the building, such as an individual apartment or an individual room. Alternatively or cumulatively, the heater can also be used to heat a water system (heating and / or service water) in the building or a water system in an apartment.
  • the secondary combustion control is preferably constructed in a simpler manner than the primary combustion control. This can be implemented, for example, in that the secondary combustion control uses fewer sensors than the primary combustion control. This means that the secondary combustion control can work with fewer input variables. This allows the secondary combustion control to be more robust than the primary combustion control. In addition, redundancy for the combustion control can thus be created in a comparatively cost-effective manner. The robustness of the secondary combustion control can be at the expense of accuracy, but this can be accepted with the aim of maintaining the working range of the device as much as possible.
  • the secondary combustion control preferably uses (only) one sensor. This sensor can particularly preferably be a flame monitoring electrode, in particular an ionization electrode.
  • the secondary combustion control can preferably also access performance data from a conveyor device (e.g. fan) and / or a gas valve of the heater.
  • a conveyor device e.g. fan
  • the primary combustion control can use a large number of sensors (at least two sensors that detect different input variables).
  • the primary combustion control is carried out as a function of a (sensor or measurement) signal from at least one sensor of the heater.
  • this can be a Gas flow sensor (volume or mass flow sensor), an air flow sensor (volume or mass flow sensor), a mixture flow sensor (volume or mass flow sensor), an exhaust gas sensor (e.g. CO sensor, O 2 sensor), a temperature sensor (e.g. B. for measuring the temperature of the flame and / or burner) and / or a radiation sensor (e.g. infrared sensor, in particular for measuring the temperature of the flame and / or burner) can be used, each of which usually sends a measurement signal to the Transmit control device.
  • the primary combustion control can also use measurement signals from the flame monitoring electrode. Depending on one or more of these measurement signals, a controlled variable can be determined and regulated as a function of a reference variable.
  • an implausibility and / or disruption of the primary combustion control is detected via at least one sensor of the heater and / or a flame monitoring electrode of the heater.
  • an implausibility can be inferred if two or more of the sensors deliver contradicting measurement results.
  • a malfunction can be inferred if one or more of the sensors deliver measurement results that indicate a flame lift (flame has gone out).
  • an implausibility and / or disruption of the primary combustion control is recognized from information about external disruptive influences, such as environmental influences, weather influences, etc.
  • data from the sensors can be evaluated or external data (e.g. from a weather database) can be accessed.
  • the secondary combustion control is carried out as a function of a signal from a flame monitoring electrode of the heater.
  • the flame monitoring electrode can in particular be an ignition and monitoring electrode, such as, for example act an ionization electrode.
  • the secondary combustion control can take place in particular as a function of a voltage or current signal from a flame monitoring electrode system.
  • the flame monitoring electrode be provided in addition to at least one (further) sensor of the heater.
  • the flame monitoring electrode is preferably provided in addition to one or more of the following sensors: gas flow sensor (volume or mass flow sensor), air flow sensor (volume or mass flow sensor), mixture flow sensor (volume or mass flow sensor), exhaust gas sensor (e.g. CO Sensor, O 2 sensor), temperature sensor (e.g. for measuring the temperature of flame and / or burner) and / or radiation sensor (e.g. infrared sensor, in particular for measuring the temperature of flame and / or burner).
  • step c) to provide the secondary combustion control
  • a flame monitoring electrode e.g. ionization electrode
  • the signal from the flame monitoring electrode being direct or indirectly is measured and during the operation of the burner (in step c)) the fuel gas-air mixture is leaned and the signal from the flame monitoring electrode is continuously measured, the gradient of the signal from the flame monitoring electrode being formed when a certain value is exceeded Gradients or, if the gradient rises disproportionately, the leaning of the fuel gas-air mixture is ended and the fuel gas-air mixture is enriched in a defined manner.
  • the air can be conveyed via a fan with a fan motor and the gradient of the signal from the flame monitoring electrode can be determined by dividing the differential signal from the flame monitoring electrode with the differential speed of the fan motor.
  • the fuel gas can be passed through a gas valve with an actuator and the gradient of the signal from the flame monitoring electrode can be determined by dividing the difference signal from the flame monitoring electrode with the differential setting position of the actuator.
  • the gradient of the signal from the flame monitoring electrode can be determined by dividing the difference signal from the ionization electrode by the difference time.
  • a constant voltage source or constant current source can be connected in series with the flame of the burner and a resistor and the voltage drop across the resistor can be measured as a signal from the flame monitoring electrode.
  • the intermediate steps i) to iii) are repeated cyclically at defined time intervals. This advantageously allows the secondary combustion control to offer continuous combustion control or a redundancy to the primary combustion control that can also be used over a longer period of time.
  • a computer program for carrying out a method presented here can be specified.
  • this relates in particular to a computer program (product), comprising instructions which, when the program is executed by a computer, cause the computer to carry out a method described here.
  • a machine-readable storage medium can also be specified on which the computer program proposed here is deposited or stored.
  • the machine-readable storage medium is usually a computer-readable data carrier.
  • a heating device for heating a building comprising a burner, at least one sensor and a control device which is provided and set up to carry out a primary combustion control as a function of a signal from the at least one sensor, the heating device also having a Flame monitoring electrode which protrudes from the flame area of the burner and provides the control device with a signal for carrying out a secondary combustion control which differs from the primary combustion control.
  • the heater is set up to carry out a method presented here.
  • the control device of the heating device can be set up to carry out the method.
  • the control device can, for example, have or access a memory on which a program for carrying out the method is stored.
  • the program can be carried out, for example, by a processor of the control device.
  • the program can be, for example, the computer program described above.
  • the memory can be formed, for example, by means of the machine-readable storage medium described above. It is also conceivable that the method described above is carried out with the heater presented here.
  • an ionization electrode for maintaining an emergency control of a heating device for heating a building is also proposed.
  • Figure 1 shows schematically an exemplary sequence of the method in the form of a flow chart.
  • the method is used to operate a heater 100 for heating a building (not shown here).
  • the sequence of steps a), b) and c) shown with blocks 110, 120 and 130 is exemplary and can thus be run through, for example, in a regular operating sequence.
  • steps a), b) and c) are carried out at least partially in parallel.
  • heater 100 is operated with primary combustion control.
  • an implausibility and / or disruption of the primary combustion control is detected.
  • the heater 100 is operated with a secondary combustion control that differs from the primary combustion control if an implausibility and / or malfunction of the primary combustion control has been detected.
  • FIG 2 shows schematically an exemplary structure of the heater 100 for heating a building.
  • the heater 100 comprises a burner 1, at least one sensor 20, 21, 22, 23, 24, 25 and a control device 7 which is used to carry out a primary combustion control as a function of a signal from the at least one sensor 20, 21, 22, 23, 24 , 25 is provided and set up.
  • the heater 100 comprises a flame monitoring electrode 3 protruding into the flame area 2 of the burner 1, which provides the control device 7 with a signal for performing a secondary combustion control that differs from the primary combustion control.
  • the heater 100, in particular the control device 7, is used to carry out a method described here (cf. Figure 1 ) set up.
  • the primary combustion control is carried out as a function of a signal from at least one sensor 20, 21, 22, 23, 24, 25 of the heater 100.
  • a gas flow sensor 20 for measuring a gas flow 30 an air flow sensor 21 for measuring an air flow 31, a mixture flow sensor 22, an exhaust gas sensor 23 for measuring an exhaust gas flow 32, a temperature sensor 24 and a radiation sensor 25 are provided, each of which transmits a measurement signal to the control device 7.
  • the primary combustion control can also access measurement signals from the flame monitoring electrode 3. Depending on one or more of these measurement signals, a controlled variable can be determined and regulated as a function of a reference variable.
  • an implausibility and / or disruption of the primary combustion control can be detected via at least one of the sensors 20, 21, 22, 23, 24, 25 of the heater 100 and / or the flame monitoring electrode 3 of the heater 100.
  • an implausibility can be inferred if two or more of the sensors 20, 21, 22, 23, 24, 25 deliver contradicting measurement results.
  • a malfunction can be inferred if one or more of the sensors 20, 21, 22, 23, 24, 25 deliver measurement results that indicate a flame lift (flame has gone out).
  • the secondary combustion control can be carried out as a function of a signal from the flame monitoring electrode 3 of the heater 100.
  • An ionization electrode is used here as an example of the flame monitoring electrode 3, the mode of operation of which is explained in more detail below.
  • the flame monitoring electrode 3 is provided in addition to at least one further sensor 20, 21, 22, 23, 24, 25 of the heater 100.
  • step c) several intermediate steps can be carried out, which are shown in block 130 by way of example with blocks 210, 220 and 230.
  • block 210 according to intermediate step i), at least one operating parameter of the heater 100 is varied in order to approach a flame lift-off point.
  • block 220 in accordance with intermediate step ii), the approach to the flame lifting point is monitored by means of the flame monitoring electrode 3.
  • block 230 in accordance with intermediate step iii), the at least one operating parameter of the heater 100 is set to a value that is determined as a function of the value, which the operating parameter had immediately before or when the flame lift-off point was reached.
  • the burner 1 has, for example, a fan 8 with a fan motor 9 in an air inlet 12.
  • the fan motor 9 and the actuator 11 are connected to the control device 7.
  • the ionization electrode 3 is connected to a voltage source 4. This is connected to its second electrode with a resistor 5, which in turn is connected to the burner 1.
  • a voltmeter 6, which is connected to the controller 7, is connected in parallel with the resistor 5.
  • the fan 8 When the burner 1 is in operation, the fan 8 sucks in combustion air via the air inlet 12. The speed n of the fan 8 can be adjusted continuously. Via the gas valve 10, the amount of fuel gas supplied, which via the gas line 13 flows in, are continuously changed; here the number of steps ns of the actuator 11 is recorded.
  • fuel gas and air are mixed with one another and ignited at the outlet of the burner 1, so that a flame 2 is formed. Since the ions of the flame 2 are electrically conductive, a current can flow between the ionization electrode 3 and the burner 1. It follows from this that an electrical voltage U flame is present. The ion flow through the flame 2 ensures that the electrical circuit (burner 1, ionization electrode 3, voltage source 4, resistor 5) is closed.
  • FIG 3 shows in this context the course of the voltage U measured at the resistor 5 over the air ratio ⁇ and the fan speed n.
  • the burner 1 initially runs with a previously unknown excess of air.
  • the speed n of the fan 8 is increased. This increases the air ratio ⁇ .
  • at least one operating parameter (here, for example, the air ratio ⁇ ) of the heater 100 can be varied in order to approach a flame lift-off point.
  • the voltage drop U across the resistor 5 is measured continuously over the time t and passed on to the control device 7.
  • the gradient .DELTA.U / .DELTA.n is calculated in the control device 7, where n is the speed of the fan 8.
  • the gradient increases ⁇ U / ⁇ n increases excessively from a certain point onwards, this is an indication that the flame will soon take off and thus tear off.
  • the air ratio ⁇ is then about 1.6. This represents an example of the fact that and as in intermediate step ii), preferred monitoring of the approach to the flame lift-off point by means of the flame monitoring electrode 3 can take place.
  • a gradient can also be formed from the differential voltage ⁇ U to the differential setting position of the actuator ⁇ n s if the fuel gas quantity is reduced instead of increasing the fan speed.
  • a gradient can also be formed from time ( ⁇ U / ⁇ t) in the case of constant leaning.
  • the operating state in which take-off is imminent can be determined by comparing the current gradient with at least one previous gradient and, in the event that the current gradient exceeds the comparison value or values by a certain percentage, the expected state is present.
  • the lowest measured gradient can be used as a comparison value.
  • an absolute value can be specified. This represents an example of the fact that and as in intermediate step ii), preferred monitoring of the approach to the flame lift-off point by means of the flame monitoring electrode 3 can take place.
  • the time difference or speed difference should not be too small.
  • the voltage drop U across the resistor 5 the voltage of the flame U flame can also be measured directly. In this case, however, the ionization voltage is at a maximum in the case of stoichiometric combustion and the ionization voltage signal drops when the air ratio increases.
  • a constant voltage Uo a constant current source with a constant current I 0 can also be connected to the series circuit of the resistor 5 with the flame 2. A certain voltage is set depending on the flame resistance.
  • the intermediate steps i) to iii) can be repeated cyclically at defined time intervals in order to enable continuous combustion control.
  • the heater 100 described also represents an example of the use of an ionization electrode 3 to maintain emergency control of a heater 100 for heating a building.
  • the working range of the heater can be enlarged by the method described and the heater described.
  • the user can in particular be provided with an increased level of comfort, since the heater fails less often.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Regulation And Control Of Combustion (AREA)
  • Control Of Combustion (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Heizgerätes (100) zur Beheizung eines Gebäudes, umfassend folgende Schritte:
a) Betreiben des Heizgerätes (100) mit einer primären Verbrennungsregelung,
b) Erfassen einer Implausibilität und/oder Störung der primären Verbrennungsregelung,
c) Betreiben des Heizgerätes (100) mit einer sich von der primären Verbrennungsregelung unterscheidenden, sekundären Verbrennungsregelung, wenn eine Implausibilität und/oder Störung der primären Verbrennungsregelung erfasst wurde.

Figure imgaf001
The invention relates to a method for operating a heater (100) for heating a building, comprising the following steps:
a) Operating the heater (100) with a primary combustion control,
b) Detection of implausibility and / or disruption of the primary combustion control,
c) Operating the heater (100) with a secondary combustion control that differs from the primary combustion control if an implausibility and / or disruption of the primary combustion control has been detected.
Figure imgaf001

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Heizgerätes zur Beheizung eines Gebäudes, ein Heizgerät zur Beheizung eines Gebäudes sowie eine Verwendung einer lonisationselektrode.The invention relates to a method for operating a heater for heating a building, a heater for heating a building and the use of an ionization electrode.

Es sind Heizgeräte zur Beheizung eines Gebäudes bekannt, die zur Bereitstellung von Warmwasser (Heizung und/oder Brauchwasser) fossile Brennstoffe verwenden. Unterschiedlichste Umgebungsbedingungen bzw. Störungen können dazu führen, dass die Verbrennungsregelungsstrategie des Heizgerätes an Systemgrenzen stößt. In solchen Fällen kann es zu einem Ausfall der Warmwasserbereitstellung durch das Heizgerät führen.There are known heaters for heating a building that use fossil fuels to provide hot water (heating and / or service water). A wide variety of environmental conditions or malfunctions can lead to the combustion control strategy of the heater reaching system limits. In such cases, the heater may fail to provide hot water.

Stand der Technik der auf dem Markt bekannten Systeme, ist der Versuch durch Einschränkung des Operationsbereichs des Heizgerätes, dem Kunden so lange wie möglich ein Mindestmaß an Komfort zur Verfügung zu stellen. Ein Abschalten des Gerätes bei Erreichen konzeptbedingter Systemgrenzen der jeweiligen Verbrennungsregelung kann nur bedingt durch Einschränkungen des Arbeitsbereiches verhindert werden, so dass die Kundenzufriedenheit ebenfalls nur bedingt aufrecht erhalten bleibt. In vielen Fällen ist ein Abschalten des Gerätes unabwendbar.The state of the art of the systems known on the market is the attempt by restricting the operating range of the heating device to provide the customer with a minimum of comfort for as long as possible. Switching off the device when concept-related system limits of the respective combustion control are reached can only be prevented to a limited extent by restricting the work area, so that customer satisfaction is also only maintained to a limited extent. In many cases, switching off the device is inevitable.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, den Arbeitsbereich eines Heizgerätes zu vergrößern. Zudem soll dem Benutzer insbesondere ein erhöhtes Maß an Komfort zur Verfügung gestellt werden.It is therefore the object of the invention to enlarge the working range of a heater. In addition, the user should, in particular, be provided with an increased level of comfort.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich durch die Merkmale der abhängigen Ansprüche.This object is achieved with the features of the independent claims. Advantageous configurations result from the features of the dependent claims.

Hierzu trägt ein Verfahren zum Betreiben eines Heizgerätes zur Beheizung eines Gebäudes bei, umfassend folgende Schritte:

  1. a) Betreiben des Heizgerätes mit einer primären Verbrennungsregelung,
  2. b) Erfassen einer Implausibilität und/oder Störung der primären Verbrennungsregelung,
  3. c) Betreiben des Heizgerätes mit einer sich von der primären Verbrennungsregelung unterscheidenden, sekundären Verbrennungsregelung, wenn eine Implausibilität und/oder Störung der primären Verbrennungsregelung erfasst wurde.
A method for operating a heater for heating a building contributes to this, comprising the following steps:
  1. a) Operating the heater with a primary combustion control,
  2. b) Detection of implausibility and / or disruption of the primary combustion control,
  3. c) Operating the heater with a secondary combustion control that differs from the primary combustion control if an implausibility and / or malfunction of the primary combustion control has been detected.

Das Verfahren kann insbesondere zur Brenngas-Luft-Einstellung für einen brenngasbetrieben Brenner eines Heizgerätes dienen. Das Verfahren erlaubt in vorteilhafter Weise bei Ausfall der primären Verbrennungsregelung eine Notbetriebsregelung bereitzustellen. Dies bedeutet mit anderen Worten insbesondere, dass eine vorteilhafte redundante Verbrennungsregelung durch die sekundäre Verbrennungsregelung bereitgestellt wird. Dabei trägt die sekundäre Verbrennungsregelung insbesondere zur Aufrechterhaltung einer minimalen Heizgerätefunktionalität und somit zu einer Komfortsicherung bei. In diesem Zusammenhang kann die sekundäre Verbrennungsregelung insbesondere auch als ein Komfortsicherungsmodus beschrieben werden.The method can be used in particular to adjust the fuel gas / air for a fuel gas operated burner of a heating device. The method advantageously makes it possible to provide an emergency operation control if the primary combustion control fails. In other words, this means in particular that an advantageous redundant combustion control is provided by the secondary combustion control. The secondary combustion control contributes in particular to maintaining minimal heater functionality and thus to safeguarding comfort. In this context, the secondary combustion control can in particular also be described as a comfort safety mode.

Ein Betrieb mit der redundanten (sekundären) Verbrennungsregelung erfolgt insbesondere mit dem Ziel den Arbeitsbereich des Gerätes größtmöglich zu erhalten, bis durch Beseitigung äußerer Störeinflüsse wieder ein ungestörter Betrieb gewährleistet werden kann (Notbetriebsregelung). Eine Vereinigung von mehr als einer Verbrennungsregelung in einem Heizgerät zur Beheizung eines Gebäudes wurde bis dato nicht in Erwägung gezogen, da dies kostenbedingt als nicht erstrebenswert angesehen wurde.Operation with the redundant (secondary) combustion control takes place in particular with the aim of maintaining the working area of the device as large as possible until undisturbed operation can be guaranteed again by eliminating external interference (emergency operation control). A combination of more than one combustion control in one heater for heating a building has not been considered to date, as this was not considered desirable due to cost reasons.

Im Falle einer Implausibilität oder Störung der primären Verbrennungsregelung (z. B. auf Basis von CO-Sensor, Massenstromsensor und/oder lonisationselektrode) kann der Warmwasserkomfort durch Verwendung einer anderen, sekundären (redundanten) Verbrennungsregelung, bevorzugt unter Zuhilfenahme einer vorzugsweise kombinierten Zünd- und Überwachungselektrode sichergestellt werden. Dies kann insbesondere durch Anfahren des Flammabhebepunktes, der physikalisch an ein definiertes Gas-Luft-Gemisch-Verhältnis (definiertes Lambda) gekoppelt, ist erfolgen. Insbesondere durch Erkennung der Signalveränderung bei Flammabhebung und Kenntnis über das vorliegende Lambda bei Abhebung kann eine Ansteuerung von Gebläse und/oder Gasarmatur auf ein Ziellambda ermöglicht werden, wodurch eine vorteilhaft saubere Verbrennung sichergestellt werden kann. Durch in der Regel zyklisches Aufrufen dieses Ablaufes in insbesondere ausreichend kurzen Zeitabständen kann von einem sicheren Regelzustand ausgegangen werden.In the event of implausibility or disruption of the primary combustion control (e.g. based on CO sensor, mass flow sensor and / or ionization electrode), the hot water convenience can be increased by using another, secondary (redundant) combustion control, preferably with the aid of a preferably combined ignition and Monitoring electrode can be ensured. This can be done in particular by approaching the flame lift-off point, which is physically linked to a defined gas-air mixture ratio (defined lambda). In particular, by recognizing the signal change when the flame is raised and knowing the present lambda when the flame is raised, it is possible to control the fan and / or gas valve to a target lambda, whereby an advantageously clean combustion can be ensured. As a rule, this sequence is called up cyclically at, in particular, sufficiently short time intervals, so that a safe control status can be assumed.

Bei dem Heizgerät handelt es sich in der Regel um ein Gas- und/oder Ölheizgerät. Dies betrifft mit anderen Worten insbesondere ein Heizgerät, welches dazu eingerichtet ist, einen oder mehrere fossile Brennstoffe wie etwa Flüssiggas, Erdgas und/oder Erdöl, ggf. unter Zufuhr von Umgebungsluft aus einem Gebäude zu verbrennen, um Energie zur Erwärmung von beispielsweise Wasser zum Gebrauch in einer Wohnung des Gebäudes zu erzeugen. Beispielsweise kann es sich bei dem Heizgerät um ein sogenanntes Gas-Brennwertgerät handeln. Das Heizgerät weist in der Regel zumindest einen Brenner und eine Fördereinrichtung wie etwa ein Gebläse auf, die ein Gemisch von Brennstoff (Gas) und Verbrennungsluft (durch einen Gemischkanal des Heizgeräts) zum Brenner fördert. Anschließend kann das durch die Verbrennung entstehende Abgas durch ein (internes) Abgasrohr des Heizgeräts zu eines Abgasanlage (eines Hauses) geführt werden. An dieser Abgasanlage sind in der Regel mehrere Heizgeräte angeschlossen.The heater is usually a gas and / or oil heater. In other words, this relates in particular to a heating device which is set up to burn one or more fossil fuels such as liquid gas, natural gas and / or crude oil, possibly with the supply of ambient air from a building, in order to use energy to heat water, for example to produce in an apartment of the building. For example, the heater can be a so-called gas condensing boiler. The heater generally has at least one burner and a delivery device, such as a fan, which delivers a mixture of fuel (gas) and combustion air (through a mixture duct of the heater) to the burner. The exhaust gas resulting from the combustion can then be routed through an (internal) exhaust pipe of the heater to an exhaust system (of a house). Several heaters are usually connected to this exhaust system.

Bei dem Gebäude kann es sich grundsätzlich um ein Wohngebäude und/oder ein gewerblich genutztes Gebäude handeln. Das Heizgerät kann dabei insbesondere zur Beheizung nur eines Teils des Gebäudes, wie etwa einer einzelnen Wohnung oder eines einzelnen Raumes genutzt werden. Alternativ oder kumulativ kann das Heizgerät auch zur Beheizung eines Wassersystems (Heizung und/oder Brauchwasser) des Gebäudes oder eines Wassersystems einer Wohnung zum Einsatz kommen.The building can in principle be a residential building and / or a commercially used building. The heater can in particular be used to heat only part of the building, such as an individual apartment or an individual room. Alternatively or cumulatively, the heater can also be used to heat a water system (heating and / or service water) in the building or a water system in an apartment.

Vorzugsweise ist die sekundäre Verbrennungsregelung einfacher aufgebaut als die primäre Verbrennungsregelung. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass die sekundäre Verbrennungsregelung auf weniger Sensoren zurückgreift als die primäre Verbrennungsregelung. Somit kann die sekundäre Verbrennungsregelung mit weniger Eingangsgrößen arbeiten. Dadurch kann die sekundäre Verbrennungsregelung robuster sein als die primäre Verbrennungsregelung. Zudem kann damit vergleichsweise kostengünstig eine Redundanz für die Verbrennungsregelung geschaffen werden. Die Robustheit der sekundäre Verbrennungsregelung kann dabei zu Lasten der Genauigkeit gehen, was aber mit dem Ziel den Arbeitsbereich des Gerätes größtmöglich zu erhalten in Kauf genommen werden kann. Bevorzugt greift die sekundäre Verbrennungsregelung auf (nur) einen Sensor zurück. Bei diesem Sensor kann es sich besonders bevorzugt um eine Flammen-Überwachungselektrode, insbesondere lonisationselektrode handeln. Vorzugsweise kann die sekundäre Verbrennungsregelung zusätzlich zu Eingangsdaten (Messdaten) von dem einen Sensor auch auf Leistungsdaten von einer Fördereinrichtung (z.B. Gebläse) und/oder einem Gasventil des Heizgerätes zurückgreifen. Demgegenüber kann die primäre Verbrennungsregelung auf eine Vielzahl von Sensoren (auf mindestens zwei Sensoren, die verschiedene Eingangsgrößen erfassen) zurückgreifen.The secondary combustion control is preferably constructed in a simpler manner than the primary combustion control. This can be implemented, for example, in that the secondary combustion control uses fewer sensors than the primary combustion control. This means that the secondary combustion control can work with fewer input variables. This allows the secondary combustion control to be more robust than the primary combustion control. In addition, redundancy for the combustion control can thus be created in a comparatively cost-effective manner. The robustness of the secondary combustion control can be at the expense of accuracy, but this can be accepted with the aim of maintaining the working range of the device as much as possible. The secondary combustion control preferably uses (only) one sensor. This sensor can particularly preferably be a flame monitoring electrode, in particular an ionization electrode. In addition to input data (measurement data) from one sensor, the secondary combustion control can preferably also access performance data from a conveyor device (e.g. fan) and / or a gas valve of the heater. In contrast, the primary combustion control can use a large number of sensors (at least two sensors that detect different input variables).

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die primäre Verbrennungsregelung in Abhängigkeit eines (Sensor- bzw. Mess-)Signals mindestens eines Sensors des Heizgerätes durchgeführt wird. Beispielsweise können hierzu ein Gasstromsensor (Volumen- bzw. Massenstromsensor), ein Luftstromsensor (Volumen- bzw. Massenstromsensor), ein Gemischstromsensor (Volumen- bzw. Massenstromsensor), ein Abgassensor (z. B. CO-Sensor, O2-Sensor), ein Temperatursensor (z. B. zum Messen der Temperatur von Flamme und/oder Brenner) und/oder ein Strahlungssensor (z. B. Infrarotsensor, insbesondere zum Messen der Temperatur von Flamme und/oder Brenner) verwendet werden, die in der Regel jeweils ein Messsignal an die Regelungseinrichtung übermitteln. Darüber hinaus kann die primäre Verbrennungsregelung auch auf Messsignale der Flammen-Überwachungselektrode zurückgreifen. In Abhängigkeit einzelner oder mehrerer dieser Messsignale kann eine Regelgröße bestimmt und in Abhängigkeit einer Führungsgröße geregelt werden.According to an advantageous embodiment, it is proposed that the primary combustion control is carried out as a function of a (sensor or measurement) signal from at least one sensor of the heater. For example, this can be a Gas flow sensor (volume or mass flow sensor), an air flow sensor (volume or mass flow sensor), a mixture flow sensor (volume or mass flow sensor), an exhaust gas sensor (e.g. CO sensor, O 2 sensor), a temperature sensor (e.g. B. for measuring the temperature of the flame and / or burner) and / or a radiation sensor (e.g. infrared sensor, in particular for measuring the temperature of the flame and / or burner) can be used, each of which usually sends a measurement signal to the Transmit control device. In addition, the primary combustion control can also use measurement signals from the flame monitoring electrode. Depending on one or more of these measurement signals, a controlled variable can be determined and regulated as a function of a reference variable.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass eine Implausibilität und/oder Störung der primären Verbrennungsregelung über mindestens einen Sensor des Heizgerätes und/oder eine Flammen-Überwachungselektrode des Heizgerätes erfasst wird. So kann zum Beispiel dann auf eine Implausibilität zurückgeschlossen werden, wenn zwei oder mehr der Sensoren widersprüchliche Messergebnisse liefern. Alternativ oder kumulativ kann auf eine Störung zurückgeschlossen werden, wenn einer oder mehrere der Sensoren Messergebnisse liefern, die auf eine Flammabhebung (Flamme ist erloschen) hinweisen. Denkbar ist alternativ oder kumulativ auch, dass eine Implausibilität und/oder Störung der primären Verbrennungsregelung aus Informationen über äußere Störeinflüsse, wie etwa Umwelteinflüsse, Wettereinflüsse, etc. erkannt wird. Hierzu können beispielsweise Daten der Sensoren ausgewertet oder auf externe Daten (z.B. von einer Wetterdatenbank) zurückgegriffen werden.According to a further advantageous embodiment, it is proposed that an implausibility and / or disruption of the primary combustion control is detected via at least one sensor of the heater and / or a flame monitoring electrode of the heater. For example, an implausibility can be inferred if two or more of the sensors deliver contradicting measurement results. Alternatively or cumulatively, a malfunction can be inferred if one or more of the sensors deliver measurement results that indicate a flame lift (flame has gone out). Alternatively or cumulatively, it is also conceivable that an implausibility and / or disruption of the primary combustion control is recognized from information about external disruptive influences, such as environmental influences, weather influences, etc. For this purpose, for example, data from the sensors can be evaluated or external data (e.g. from a weather database) can be accessed.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die sekundäre Verbrennungsregelung in Abhängigkeit eines Signals einer Flammen-Überwachungselektrode des Heizgerätes durchgeführt wird. Bei der Flammen-Überwachungselektrode kann es sich insbesondere um eine Zünd- und Überwachungselektrode, wie beispielsweise eine lonisationselektrode handeln. In diesem Zusammenhang kann die sekundäre Verbrennungsregelung insbesondere in Abhängigkeit eines Spannungs- oder Strom-Signals eines Flammen-Überwachungselektrodensystems erfolgen.According to a further advantageous embodiment, it is proposed that the secondary combustion control is carried out as a function of a signal from a flame monitoring electrode of the heater. The flame monitoring electrode can in particular be an ignition and monitoring electrode, such as, for example act an ionization electrode. In this context, the secondary combustion control can take place in particular as a function of a voltage or current signal from a flame monitoring electrode system.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die Flammen-Überwachungselektrode zusätzlich zu mindestens einem (weiteren) Sensor des Heizgerätes vorgesehen ist. Bevorzugt ist die Flammen-Überwachungselektrode zusätzlich zu einem oder mehreren der folgenden Sensoren vorgesehen: Gasstromsensor (Volumen- bzw. Massenstromsensor), Luftstromsensor (Volumen- bzw. Massenstromsensor), Gemischstromsensor (Volumen- bzw. Massenstromsensor), Abgassensor (z. B. CO-Sensor, O2-Sensor), Temperatursensor (z. B. zum Messen der Temperatur von Flamme und/oder Brenner) und/oder Strahlungssensor (z. B. Infrarotsensor, insbesondere zum Messen der Temperatur von Flamme und/oder Brenner).According to a further advantageous embodiment, it is proposed that the flame monitoring electrode be provided in addition to at least one (further) sensor of the heater. The flame monitoring electrode is preferably provided in addition to one or more of the following sensors: gas flow sensor (volume or mass flow sensor), air flow sensor (volume or mass flow sensor), mixture flow sensor (volume or mass flow sensor), exhaust gas sensor (e.g. CO Sensor, O 2 sensor), temperature sensor (e.g. for measuring the temperature of flame and / or burner) and / or radiation sensor (e.g. infrared sensor, in particular for measuring the temperature of flame and / or burner).

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass in Schritt c) folgende Zwischenschritte durchgeführt werden:

  1. i) Variieren mindestens eines Betriebsparameters des Heizgerätes, wie beispielsweise einer Luftzahl (λ), um einen Flammabhebepunkt anzufahren,
  2. ii) Überwachen des Anfahrens des Flammabhebepunktes mittels der Flammen-Überwachungselektrode,
  3. iii) Einstellen des mindestens einen Betriebsparameters des Heizgerätes auf einen Wert, der in Abhängigkeit des Wertes ermittelt wird, den der Betriebsparameter unmittelbar vor oder bei Erreichen des Flammabhebepunktes hatte.
According to a further advantageous embodiment, it is proposed that the following intermediate steps be carried out in step c):
  1. i) Varying at least one operating parameter of the heater, such as an air ratio (λ), in order to approach a flame lift-off point,
  2. ii) Monitoring the approach to the flame lift point by means of the flame monitoring electrode,
  3. iii) Setting the at least one operating parameter of the heater to a value that is determined as a function of the value that the operating parameter had immediately before or when the flame lift-off point was reached.

Dies kann mit anderen Worten insbesondere auch so beschrieben werden, dass der Brenner des Heizgerätes während Schritt c) (zur Bereitstellung der sekundären Verbrennungsregelung) mittels einer Flammen-Überwachungselektrode (z. B. lonisationselektrode) überwacht wird, wobei das Signal der Flammen-Überwachungselektrode direkt oder indirekt gemessen wird und wobei während des Betriebs des Brenners (in Schritt c)) das Brenngas-Luft-Gemisch abgemagert und dabei das Signal der Flammen-Überwachungselektrode kontinuierlich gemessen wird, hierbei der Gradient des Signals der Flammen-Überwachungselektrode gebildet wird, bei Überschreitung eines bestimmten Gradienten oder beim überproportionalen Anstieg des Gradienten die Abmagerung des Brenngas-Luft-Gemischs beendet wird und das Brenngas-Luft-Gemisch definiert angefettet wird.In other words, this can in particular also be described in such a way that the burner of the heater is monitored during step c) (to provide the secondary combustion control) by means of a flame monitoring electrode (e.g. ionization electrode), the signal from the flame monitoring electrode being direct or indirectly is measured and during the operation of the burner (in step c)) the fuel gas-air mixture is leaned and the signal from the flame monitoring electrode is continuously measured, the gradient of the signal from the flame monitoring electrode being formed when a certain value is exceeded Gradients or, if the gradient rises disproportionately, the leaning of the fuel gas-air mixture is ended and the fuel gas-air mixture is enriched in a defined manner.

Dabei kann die Luft über ein Gebläse mit Gebläsemotor gefördert werden und der Gradient des Signals der Flammen-Überwachungselektrode aus der Division des Differenzsignals der Flammen-Überwachungselektrode mit der Differenzdrehzahl des Gebläsemotors ermittelt werden. Alternativ oder kumulativ kann das Brenngas über ein Gasventil mit Stellantrieb geleitet werden und der Gradient des Signals der Flammen-Überwachungselektrode aus der Division des Differenzsignals der Flammen-Überwachungselektrode mit der Differenzstellposition des Stellantriebs ermittelt werden. Alternativ oder kumulativ kann der Gradient des Signals der Flammen-Überwachungselektrode aus der Division des Differenzsignals der lonisationselektrode mit der Differenzzeit ermittelt werden. Dabei kann weiterhin eine Konstantspannungsquelle oder Konstantstromquelle mit der Flamme des Brenners und einem Widerstand seriell verschaltet werden und als Signal der Flammen-Überwachungselektrode der Spannungsabfall am Widerstand gemessen werden.The air can be conveyed via a fan with a fan motor and the gradient of the signal from the flame monitoring electrode can be determined by dividing the differential signal from the flame monitoring electrode with the differential speed of the fan motor. Alternatively or cumulatively, the fuel gas can be passed through a gas valve with an actuator and the gradient of the signal from the flame monitoring electrode can be determined by dividing the difference signal from the flame monitoring electrode with the differential setting position of the actuator. Alternatively or cumulatively, the gradient of the signal from the flame monitoring electrode can be determined by dividing the difference signal from the ionization electrode by the difference time. A constant voltage source or constant current source can be connected in series with the flame of the burner and a resistor and the voltage drop across the resistor can be measured as a signal from the flame monitoring electrode.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die Zwischenschritte i) bis iii) in definierten Zeitabständen zyklisch wiederholt werden. Dies erlaubt in vorteilhafter Weise, dass die sekundäre Verbrennungsregelung eine fortdauernde Verbrennungsregelung bzw. eine auch über einen längeren Zeitraum einsetzbare Redundanz zu der primären Verbrennungsregelung bieten kann.According to a further advantageous embodiment, it is proposed that the intermediate steps i) to iii) are repeated cyclically at defined time intervals. This advantageously allows the secondary combustion control to offer continuous combustion control or a redundancy to the primary combustion control that can also be used over a longer period of time.

Sollte die Ursache der Implausibilität bzw. Störung der primären Verbrennungsregelung beseitigt sein (z. B. durch Eingriff eines Technikers, oder Wegfallen externer Störungen, wie etwa Sturm) kann in den meisten Fällen ein Wechsel von der sekundären Verbrennungsregelung zurück auf die primäre Verbrennungsregelung erfolgen (Reversibilität). Für Fälle in denen ein Zurückwechseln zu der primären Verbrennungsregelung nicht mehr erfolgen kann (Defekt in der primären Regelung und/oder einem Sensor der primären Regelung), kann das Heizgerät dauerhaft mit der sekundären Verbrennungsregelung weiterlaufen. Das Auftreten einer Störung in der sekundären Regelung führt dann in der Regel zu einer Störabschaltung des Heizgerätes.If the cause of the implausibility or disruption of the primary combustion control has been eliminated (e.g. through the intervention of a technician, or the absence of external disruptions, such as Sturm), a change from secondary combustion control back to primary combustion control can take place in most cases (reversibility). In cases in which it is no longer possible to switch back to the primary combustion control (defect in the primary control and / or a sensor in the primary control), the heater can continue to run with the secondary combustion control. The occurrence of a fault in the secondary control then usually leads to a fault shutdown of the heater.

Darüber hinaus kann nach einem weiteren Aspekt ein Computerprogramm zur Durchführung eines hier vorgestellten Verfahrens angegeben werden. Dies betrifft mit anderen Worten insbesondere ein Computerprogramm(-produkt), umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, ein hier beschriebenes Verfahren auszuführen. Weiterhin kann nach einem weiteren Aspekt auch ein maschinenlesbares Speichermedium angegeben werden, auf dem das hier vorgeschlagene Computerprogramm hinterlegt bzw. gespeichert ist. Regelmäßig handelt es sich bei dem maschinenlesbaren Speichermedium um einen computerlesbaren Datenträger.In addition, according to a further aspect, a computer program for carrying out a method presented here can be specified. In other words, this relates in particular to a computer program (product), comprising instructions which, when the program is executed by a computer, cause the computer to carry out a method described here. Furthermore, according to a further aspect, a machine-readable storage medium can also be specified on which the computer program proposed here is deposited or stored. The machine-readable storage medium is usually a computer-readable data carrier.

Nach einem weiteren Aspekt wird ein Heizgerät zur Beheizung eines Gebäudes vorgeschlagen, umfassend einen Brenner, mindestens einen Sensor und eine Regelungseinrichtung, die zur Durchführung einer primären Verbrennungsregelung in Abhängigkeit eines Signals des mindestens einen Sensors vorgesehen und eingerichtet ist, wobei das Heizgerät weiterhin eine in den Flammen-Bereich des Brenners ragende Flammen-Überwachungselektrode umfasst, die der Regelungseinrichtung ein Signal zur Durchführung einer sich von der primären Verbrennungsregelung unterscheidenden, sekundären Verbrennungsregelung bereitstellt.According to a further aspect, a heating device for heating a building is proposed, comprising a burner, at least one sensor and a control device which is provided and set up to carry out a primary combustion control as a function of a signal from the at least one sensor, the heating device also having a Flame monitoring electrode which protrudes from the flame area of the burner and provides the control device with a signal for carrying out a secondary combustion control which differs from the primary combustion control.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass das Heizgerät zur Durchführung eines hier vorgestellten Verfahrens eingerichtet ist. In diesem Zusammenhang kann insbesondere die Regelungseinrichtung des Heizgerätes dazu eingerichtet sein, das Verfahren durchzuführen. Dazu kann die Regelungseinrichtung beispielsweise einen Speicher aufweisen oder auf diesen zugreifen, auf dem ein Programm zur Durchführung des Verfahrens hinterlegt ist. Dabei kann das Programm zum Beispiel von einem Prozessor der Regelungseinrichtung durchgeführt werden. Bei dem Programm kann es sich zum Beispiel um das oben beschriebene Computerprogramm handeln. Der Speicher kann beispielsweise mittels des oben beschriebenen maschinenlesbaren Speichermediums gebildet sein. Denkbar ist auch, dass das oben beschriebene Verfahren mit dem hier vorgestellten Heizgerät ausgeführt wird.According to a further advantageous embodiment, it is proposed that the heater is set up to carry out a method presented here. In this context, in particular the control device of the heating device can be set up to carry out the method. For this purpose, the control device can, for example, have or access a memory on which a program for carrying out the method is stored. The program can be carried out, for example, by a processor of the control device. The program can be, for example, the computer program described above. The memory can be formed, for example, by means of the machine-readable storage medium described above. It is also conceivable that the method described above is carried out with the heater presented here.

Nach einem weiteren Aspekt wird auch eine Verwendung einer lonisationselektrode zur Aufrechterhaltung einer Notbetriebsregelung eines Heizgerätes zur Beheizung eines Gebäudes vorgeschlagen.According to a further aspect, the use of an ionization electrode for maintaining an emergency control of a heating device for heating a building is also proposed.

Die im Zusammenhang mit dem Verfahren erörterten Details, Merkmale und vorteilhaften Ausgestaltungen können entsprechend auch bei dem hier Computerprogram, dem Speichermedium, dem Heizgerät und/oder der Verwendung auftreten und umgekehrt. Insoweit wird auf die dortigen Ausführungen zur näheren Charakterisierung der Merkmale vollumfänglich Bezug genommen.The details, features and advantageous configurations discussed in connection with the method can accordingly also occur in the computer program, the storage medium, the heater and / or the use, and vice versa. In this respect, reference is made in full to the statements made there for a more detailed characterization of the features.

Die Erfindung wird nun anhand der Figuren detailliert erläutert.The invention will now be explained in detail with reference to the figures.

Es stellen dar:

  • Figur 1: schematisch einen beispielhaften Ablauf des Verfahrens in Form eines Ablaufdiagramms,
  • Figur 2: schematisch einen beispielhaften Aufbau des Heizgerätes, und
  • Figur 3: einen Verlauf eines lonisationssignals, wie er sich bei dem hier vorgestellten Verfahren ergeben kann.
They represent:
  • Figure 1 : schematically an exemplary sequence of the method in the form of a flow chart,
  • Figure 2 : schematically an exemplary structure of the heater, and
  • Figure 3 : a course of an ionization signal, as it can result from the method presented here.

Figur 1 zeigt schematisch einen beispielhaften Ablauf des Verfahrens in Form eines Ablaufdiagramms. Das Verfahren dient zum Betreiben eines Heizgerätes 100 zur Beheizung eines Gebäudes (hier nicht dargestellt). Die mit den Blöcken 110, 120 und 130 dargestellte Reihenfolge der Schritte a), b) und c) ist beispielhaft und kann so zum Beispiel bei einem regulären Betriebsablauf durchlaufen werden. Darüber hinaus ist jedoch auch denkbar, dass die Schritte a), b) und c) zumindest teilweise parallel durchgeführt werden. Figure 1 shows schematically an exemplary sequence of the method in the form of a flow chart. The method is used to operate a heater 100 for heating a building (not shown here). The sequence of steps a), b) and c) shown with blocks 110, 120 and 130 is exemplary and can thus be run through, for example, in a regular operating sequence. In addition, however, it is also conceivable that steps a), b) and c) are carried out at least partially in parallel.

In Block 110 erfolgt gemäß Schritt a) ein Betreiben des Heizgerätes 100 mit einer primären Verbrennungsregelung. In Block 120 erfolgt gemäß Schritt b) ein Erfassen einer Implausibilität und/oder Störung der primären Verbrennungsregelung. In Block 130 erfolgt gemäß Schritt c) ein Betreiben des Heizgerätes 100 mit einer sich von der primären Verbrennungsregelung unterscheidenden, sekundären Verbrennungsregelung, wenn eine Implausibilität und/oder Störung der primären Verbrennungsregelung erfasst wurde.In block 110, according to step a), heater 100 is operated with primary combustion control. In block 120, in accordance with step b), an implausibility and / or disruption of the primary combustion control is detected. In block 130, according to step c), the heater 100 is operated with a secondary combustion control that differs from the primary combustion control if an implausibility and / or malfunction of the primary combustion control has been detected.

Figur 2 zeigt schematisch einen beispielhaften Aufbau des Heizgerätes 100 zur Beheizung eines Gebäudes. Das Heizgerät 100 umfasst einen Brenner 1, mindestens einen Sensor 20, 21, 22, 23, 24, 25 und eine Regelungseinrichtung 7, die zur Durchführung einer primären Verbrennungsregelung in Abhängigkeit eines Signals des mindestens einen Sensors 20, 21, 22, 23, 24, 25 vorgesehen und eingerichtet ist. Weiterhin umfasst das Heizgerät 100 eine in den Flammen-Bereich 2 des Brenners 1 ragende Flammen-Überwachungselektrode 3, die der Regelungseinrichtung 7 ein Signal zur Durchführung einer sich von der primären Verbrennungsregelung unterscheidenden, sekundären Verbrennungsregelung bereitstellt. Dabei ist das Heizgerät 100, insbesondere die Regelungseinrichtung 7 zur Durchführung eines hier beschriebenen Verfahrens (vgl. Figur 1) eingerichtet. Figure 2 shows schematically an exemplary structure of the heater 100 for heating a building. The heater 100 comprises a burner 1, at least one sensor 20, 21, 22, 23, 24, 25 and a control device 7 which is used to carry out a primary combustion control as a function of a signal from the at least one sensor 20, 21, 22, 23, 24 , 25 is provided and set up. Furthermore, the heater 100 comprises a flame monitoring electrode 3 protruding into the flame area 2 of the burner 1, which provides the control device 7 with a signal for performing a secondary combustion control that differs from the primary combustion control. The heater 100, in particular the control device 7, is used to carry out a method described here (cf. Figure 1 ) set up.

Insbesondere wird die primäre Verbrennungsregelung in Abhängigkeit eines Signals mindestens eines Sensors 20, 21, 22, 23, 24, 25 des Heizgerätes 100 durchgeführt. Beispielhaft sind hierzu in Figur 2 ein Gasstromsensor 20 zum Messen eines Gasstroms 30, ein Luftstromsensor 21 zum Messen eines Luftsroms 31, ein Gemischstromsensor 22, ein Abgassensor 23 zum Messen eines Abgasstroms 32, ein Temperatursensor 24 sowie ein Strahlungssensor 25 vorgesehen, die jeweils ein Messsignal an die Regelungseinrichtung 7 übermitteln. Darüber hinaus kann die primäre Verbrennungsregelung auch auf Messsignale der Flammen-Überwachungselektrode 3 zugreifen. In Abhängigkeit einzelner oder mehrerer dieser Messsignale kann eine Regelgröße bestimmt und in Abhängigkeit einer Führungsgröße geregelt werden.In particular, the primary combustion control is carried out as a function of a signal from at least one sensor 20, 21, 22, 23, 24, 25 of the heater 100. Examples are in Figure 2 a gas flow sensor 20 for measuring a gas flow 30, an air flow sensor 21 for measuring an air flow 31, a mixture flow sensor 22, an exhaust gas sensor 23 for measuring an exhaust gas flow 32, a temperature sensor 24 and a radiation sensor 25 are provided, each of which transmits a measurement signal to the control device 7. In addition, the primary combustion control can also access measurement signals from the flame monitoring electrode 3. Depending on one or more of these measurement signals, a controlled variable can be determined and regulated as a function of a reference variable.

Beispielsweise kann eine Implausibilität und/oder Störung der primären Verbrennungsregelung über mindestens einen der Sensoren 20, 21, 22, 23, 24, 25 des Heizgerätes 100 und/oder die Flammen-Überwachungselektrode 3 des Heizgerätes 100 erfasst werden. So kann zum Beispiel dann auf eine Implausibilität zurückgeschlossen werden, wenn zwei oder mehr der Sensoren 20, 21, 22, 23, 24, 25 widersprüchliche Messergebnisse liefern. Alternativ oder kumulativ kann auf eine Störung zurückgeschlossen werden, wenn einer oder mehrere der Sensoren 20, 21, 22, 23, 24, 25 Messergebnisse liefern, die auf eine Flammabhebung (Flamme ist erloschen) hinweisen.For example, an implausibility and / or disruption of the primary combustion control can be detected via at least one of the sensors 20, 21, 22, 23, 24, 25 of the heater 100 and / or the flame monitoring electrode 3 of the heater 100. For example, an implausibility can be inferred if two or more of the sensors 20, 21, 22, 23, 24, 25 deliver contradicting measurement results. Alternatively or cumulatively, a malfunction can be inferred if one or more of the sensors 20, 21, 22, 23, 24, 25 deliver measurement results that indicate a flame lift (flame has gone out).

Weiterhin kann die sekundäre Verbrennungsregelung in Abhängigkeit eines Signals der Flammen-Überwachungselektrode 3 des Heizgerätes 100 durchgeführt werden. Als Flammen-Überwachungselektrode 3 wird hier beispielhaft eine lonisationselektrode verwendet, deren Funktionsweise unten näher erläutert wird. In Figur 1 ist auch dargestellt, dass die Flammen-Überwachungselektrode 3 zusätzlich zu mindestens einem weiteren Sensor 20, 21, 22, 23, 24, 25 des Heizgerätes 100 vorgesehen ist.Furthermore, the secondary combustion control can be carried out as a function of a signal from the flame monitoring electrode 3 of the heater 100. An ionization electrode is used here as an example of the flame monitoring electrode 3, the mode of operation of which is explained in more detail below. In Figure 1 it is also shown that the flame monitoring electrode 3 is provided in addition to at least one further sensor 20, 21, 22, 23, 24, 25 of the heater 100.

In Schritt c) können mehrere Zwischenschritte durchgeführt werden, die im Block 130 beispielhaft mit den Blöcken 210, 220 und 230 gezeigt sind. In Block 210 erfolgt gemäß Zwischenschritt i) ein Variieren mindestens eines Betriebsparameters des Heizgerätes 100, um einen Flammabhebepunkt anzufahren. In Block 220 erfolgt gemäß Zwischenschritt ii) ein Überwachen des Anfahrens des Flammabhebepunktes mittels der Flammen-Überwachungselektrode 3. In Block 230 erfolgt gemäß Zwischenschritt iii) ein Einstellen des mindestens einen Betriebsparameters des Heizgerätes 100 auf einen Wert, der in Abhängigkeit des Wertes ermittelt wird, den der Betriebsparameter unmittelbar vor oder bei Erreichen des Flammabhebepunktes hatte.In step c), several intermediate steps can be carried out, which are shown in block 130 by way of example with blocks 210, 220 and 230. In block 210, according to intermediate step i), at least one operating parameter of the heater 100 is varied in order to approach a flame lift-off point. In block 220, in accordance with intermediate step ii), the approach to the flame lifting point is monitored by means of the flame monitoring electrode 3. In block 230, in accordance with intermediate step iii), the at least one operating parameter of the heater 100 is set to a value that is determined as a function of the value, which the operating parameter had immediately before or when the flame lift-off point was reached.

Ein Beispiel, wie die sekundäre Verbrennungsregelung besonders bevorzugt mit Sensordaten von (nur) der Flammen-Überwachungselektrode 3 (und Leistungsdaten von einer Fördereinrichtung (z.B. Gebläse 8) und/oder einem Gasventil 10) durchgeführt werden kann, wird im Folgenden anhand der Figuren 2 und 3 beschrieben:An example of how the secondary combustion control can be carried out particularly preferably with sensor data from (only) the flame monitoring electrode 3 (and performance data from a conveying device (e.g. fan 8) and / or a gas valve 10) is illustrated below with reference to FIG Figures 2 and 3rd described:

In Figur 2 hat der Brenner 1 beispielhaft ein Gebläse 8 mit Gebläsemotor 9 in einem Lufteintritt 12. In den Lufteintritt 12 mündet eine Gasleitung 13, in der sich ein Gasventil 10 mit Stellantrieb 11 befindet. Der Gebläsemotor 9 und der Stellantrieb 11 sind mit der Regelungseinrichtung 7 verbunden. Am Brenner 1 befindet sich eine Flamme 2, in welche eine lonisationselektrode 3 (als Flammen-Überwachungselektrode 3) hineinragt. Die Ionisationselektrode 3 ist mit einer Spannungsquelle 4 verbunden. Diese ist mit ihrer zweiten Elektrode mit einem Widerstand 5 verbunden, der wiederum an den Brenner 1 angeschlossen ist. Parallel zum Widerstand 5 ist ein Spannungsmesser 6 angeschlossen, welcher mit der Regelung 7 verbunden ist.In Figure 2 the burner 1 has, for example, a fan 8 with a fan motor 9 in an air inlet 12. A gas line 13, in which a gas valve 10 with an actuator 11 is located, opens into the air inlet 12. The fan motor 9 and the actuator 11 are connected to the control device 7. On the burner 1 there is a flame 2 into which an ionization electrode 3 (as a flame monitoring electrode 3) protrudes. The ionization electrode 3 is connected to a voltage source 4. This is connected to its second electrode with a resistor 5, which in turn is connected to the burner 1. A voltmeter 6, which is connected to the controller 7, is connected in parallel with the resistor 5.

Beim Betrieb des Brenners 1 saugt das Gebläse 8 über den Lufteintritt 12 Verbrennungsluft an. Die Drehzahl n des Gebläses 8 kann hierbei kontinuierlich verstellt werden. Über das Gasventil 10 kann die zugeführte Brenngasmenge, welche über die Gasleitung 13 einströmt, kontinuierlich verändert werden; hierbei wird die Schrittzahl ns des Stellantriebs 11 erfasst. Im Gebläse 8 werden Brenngas und Luft miteinander vermischt und am Austritt des Brenners 1 gezündet, so dass sich eine Flamme 2 bildet. Da die Ionen der Flamme 2 elektrisch leitend sind, kann zwischen der lonisationselektrode 3 und dem Brenner1 ein Strom fließen. Hieraus folgt, dass eine elektrische Spannung UFlamme anliegt. Der lonenfluss durch die Flamme 2 sorgt dafür, dass der elektrische Kreislauf (Brenner 1, lonisationselektrode 3, Spannungsquelle 4, Widerstand 5) geschlossen ist.When the burner 1 is in operation, the fan 8 sucks in combustion air via the air inlet 12. The speed n of the fan 8 can be adjusted continuously. Via the gas valve 10, the amount of fuel gas supplied, which via the gas line 13 flows in, are continuously changed; here the number of steps ns of the actuator 11 is recorded. In the fan 8, fuel gas and air are mixed with one another and ignited at the outlet of the burner 1, so that a flame 2 is formed. Since the ions of the flame 2 are electrically conductive, a current can flow between the ionization electrode 3 and the burner 1. It follows from this that an electrical voltage U flame is present. The ion flow through the flame 2 ensures that the electrical circuit (burner 1, ionization electrode 3, voltage source 4, resistor 5) is closed.

Figur 3 zeigt in diesem Zusammenhang den Verlauf der am Widerstand 5 gemessenen Spannung U über die Luftzahl λ und die Gebläsedrehzahl n. Uo ist die Spannung der Spannungsquelle 4. Es gilt: U = U0 - UFlamme. Es ist in Figur 3 zu erkennen, dass die am Widerstand 5 gemessene Spannung U bei stöchiometrischer Verbrennung (λ = 1,0) minimal ist. Mit Erhöhen des Luftüberschusses steigt die Spannung U kontinuierlich an. Bei einer Luftzahl von etwa 1,6 steigt die Spannung U deutlich stärker als bisher an. Bei einem Luftüberschuss von etwa λ = 1,7 hebt die Flamme ab. Es kann kein lonisationssignal mehr gemessen werden; ein nicht dargestelltes Sicherheitsventil verriegelt die Brenngaszufuhr. Figure 3 shows in this context the course of the voltage U measured at the resistor 5 over the air ratio λ and the fan speed n. Uo is the voltage of the voltage source 4. The following applies: U = U 0 - U flame . It is in Figure 3 it can be seen that the voltage U measured at the resistor 5 is minimal with stoichiometric combustion (λ = 1.0). As the excess air increases, the voltage U rises continuously. At an air ratio of around 1.6, the voltage U increases significantly more than before. With an excess of air of around λ = 1.7, the flame lifts off. An ionization signal can no longer be measured; a safety valve, not shown, locks the fuel gas supply.

Bei der sekundären Verbrennungsregelung läuft zunächst der Brenner 1 mit einem bisher nicht bekannten Luftüberschuss. Bei konstant geöffnetem Gasventil 10 wird die Drehzahl n des Gebläses 8 erhöht. Hierdurch steigt die Luftzahl λ an. Dies stellt ein Beispiel dafür dar, dass und wie in Zwischenschritt i) ein Variieren mindestens eines Betriebsparameters (hier beispielhaft die Luftzahl λ) des Heizgerätes 100 erfolgen kann, um einen Flammabhebepunkt anzufahren.In the case of the secondary combustion control, the burner 1 initially runs with a previously unknown excess of air. When the gas valve 10 is constantly open, the speed n of the fan 8 is increased. This increases the air ratio λ. This represents an example of how, and as in intermediate step i), at least one operating parameter (here, for example, the air ratio λ) of the heater 100 can be varied in order to approach a flame lift-off point.

Der Spannungsabfall U am Widerstand 5 wird kontinuierlich über der Zeit t gemessen und an die Regelungseinrichtung 7 weitergegeben. In der Regelungseinrichtung 7 wird der Gradient ΔU/Δn berechnet, wobei n die Drehzahl des Gebläses 8 ist. Steigt der Gradient ΔU/Δn ab einem bestimmten Punkt übermäßig an, so ist dies ein Indiz dafür, dass demnächst die Flamme abhebt und somit abreißt. Die Luftzahl λ beträgt dann etwa 1,6. Dies stellt ein Beispiel dafür dar, dass und wie in Zwischenschritt ii) ein bevorzugtes Überwachen des Anfahrens des Flammabhebepunktes mittels der Flammen-Überwachungselektrode 3 erfolgen kann.The voltage drop U across the resistor 5 is measured continuously over the time t and passed on to the control device 7. The gradient .DELTA.U / .DELTA.n is calculated in the control device 7, where n is the speed of the fan 8. The gradient increases ΔU / Δn increases excessively from a certain point onwards, this is an indication that the flame will soon take off and thus tear off. The air ratio λ is then about 1.6. This represents an example of the fact that and as in intermediate step ii), preferred monitoring of the approach to the flame lift-off point by means of the flame monitoring electrode 3 can take place.

Ausgehend von diesem Punkt (mit λ ≈ 1,6) wird nun die Drehzahl n des Gebläses gezielt derartig reduziert, dass sich eine Luftzahl λ ≈ 1,25 einstellt. Dies stellt ein Beispiel dafür dar, dass und wie in Zwischenschritt iii) ein Einstellen des mindestens einen Betriebsparameters des Heizgerätes 100 auf einen Wert erfolgen kann, der in Abhängigkeit des Wertes ermittelt wird, den der Betriebsparameter unmittelbar vor oder bei Erreichen des Flammabhebepunktes hatte.Starting from this point (with λ ≈ 1.6) the speed n of the fan is now reduced in a targeted manner in such a way that an air ratio λ ≈ 1.25 is established. This represents an example of how and how in intermediate step iii) the at least one operating parameter of the heater 100 can be set to a value that is determined as a function of the value that the operating parameter had immediately before or when the flame lift-off point was reached.

Alternativ zur Gradientenermittlung mittels Quotient aus Differenzsignal zur Differenzdrehzahl ΔU/Δn kann auch ein Gradient aus Differenzspannung ΔU zu Differenzstellposition des Stellantriebs Δns gebildet werden, wenn anstelle einer Erhöhung der Gebläsedrehzahl eine Reduzierung der Brenngasmenge vorgenommen wird. Als weitere Variante kann bei konstanter Abmagerung auch ein Gradient aus der Zeit gebildet werden (ΔU/Δt).As an alternative to determining the gradient using the quotient of the difference signal to the differential speed ΔU / Δn, a gradient can also be formed from the differential voltage ΔU to the differential setting position of the actuator Δn s if the fuel gas quantity is reduced instead of increasing the fan speed. As a further variant, a gradient can also be formed from time (ΔU / Δt) in the case of constant leaning.

Der Betriebszustand, bei dem ein Abheben bevorsteht kann dadurch bestimmt werden, dass der aktuelle Gradient mit mindestens einem früheren Gradienten verglichen wird und in dem Fall, dass der aktuelle Gradient den oder die Vergleichswerte um einen bestimmten Prozentsatz überschreitet, der erwartete Zustand vorliegt. Als Vergleichswert kann zum Beispiel der geringste gemessene Gradient verwendet werden. Alternativ kann ein Absolutwert vorgegeben werden. Dies stellt ein Beispiel dafür dar, dass und wie in Zwischenschritt ii) ein bevorzugtes Überwachen des Anfahrens des Flammabhebepunktes mittels der Flammen-Überwachungselektrode 3 erfolgen kann.The operating state in which take-off is imminent can be determined by comparing the current gradient with at least one previous gradient and, in the event that the current gradient exceeds the comparison value or values by a certain percentage, the expected state is present. For example, the lowest measured gradient can be used as a comparison value. Alternatively, an absolute value can be specified. This represents an example of the fact that and as in intermediate step ii), preferred monitoring of the approach to the flame lift-off point by means of the flame monitoring electrode 3 can take place.

Um den Einfluss von Signalrauschen (Schwanken des Messsignals um eine Trendlinie) zu eliminieren, sollte die Zeitdifferenz beziehungsweise Drehzahldifferenz nicht zu klein gewählt werden. Anstelle des Spannungsabfalls U am Widerstand 5 kann auch direkt die Spannung der Flamme UFlamme gemessen werden. In diesem Fall ist jedoch die Ionisationsspannung bei stöchiometrischer Verbrennung maximal und das lonisationsspannungssignal fällt bei Erhöhung der Luftzahl ab. Anstelle einer konstanten Spannung Uo kann auch eine Konstantstromquelle mit einem konstanten Strom I0 an die Serienschaltung des Widerstandes 5 mit der Flamme 2 geschaltet werden. In Abhängigkeit des Flammenwiderstandes stellt sich eine bestimmte Spannung ein.In order to eliminate the influence of signal noise (fluctuations in the measurement signal around a trend line), the time difference or speed difference should not be too small. Instead of the voltage drop U across the resistor 5, the voltage of the flame U flame can also be measured directly. In this case, however, the ionization voltage is at a maximum in the case of stoichiometric combustion and the ionization voltage signal drops when the air ratio increases. Instead of a constant voltage Uo, a constant current source with a constant current I 0 can also be connected to the series circuit of the resistor 5 with the flame 2. A certain voltage is set depending on the flame resistance.

Die Zwischenschritte i) bis iii) können in definierten Zeitabständen zyklisch wiederholt werden, um eine fortdauernde Verbrennungsregelung zu ermölgichen.The intermediate steps i) to iii) can be repeated cyclically at defined time intervals in order to enable continuous combustion control.

Das beschriebene Heizgerät 100 stellt auch ein Beispiel für eine Verwendung einer lonisationselektrode 3 zur Aufrechterhaltung einer Notbetriebsregelung eines Heizgerätes 100 zur Beheizung eines Gebäudes dar.The heater 100 described also represents an example of the use of an ionization electrode 3 to maintain emergency control of a heater 100 for heating a building.

Durch das beschriebene Verfahren sowie das beschriebene Heizgerät kann der Arbeitsbereich des Heizgerätes vergrößert werden. Zudem kann dem Benutzer insbesondere ein erhöhtes Maß an Komfort zur Verfügung gestellt werden, da das Heizgerät seltener ausfällt.The working range of the heater can be enlarged by the method described and the heater described. In addition, the user can in particular be provided with an increased level of comfort, since the heater fails less often.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

100100
Heizgerätheater
11
Brennerburner
22
Flammen-BereichFlame area
33
Flammen-ÜberwachungselektrodeFlame monitoring electrode
44th
SpannungsquelleVoltage source
55
Widerstandresistance
66th
SpannungsmesserVoltmeter
77th
RegelungseinrichtungControl device
88th
Gebläsefan
99
GebläsemotorBlower motor
1010
GasventilGas valve
1111
StellantriebActuator
1212th
LufteintrittAir inlet
1313th
GasleitungGas pipe
2020th
GasstromsensorGas flow sensor
2121
LuftstromsensorAirflow sensor
2222nd
GemischstromsensorMixture flow sensor
2323
AbgassensorExhaust gas sensor
2424
TemperatursensorTemperature sensor
2525th
StrahlungssensorRadiation sensor
3030th
GasstromGas flow
3131
LuftstromAirflow
3232
AbgasstromExhaust gas flow

Claims (15)

Verfahren zum Betreiben eines Heizgerätes (100) zur Beheizung eines Gebäudes, umfassend folgende Schritte: a) Betreiben des Heizgerätes (100) mit einer primären Verbrennungsregelung, b) Erfassen einer Implausibilität und/oder Störung der primären Verbrennungsregelung, c) Betreiben des Heizgerätes (100) mit einer sich von der primären Verbrennungsregelung unterscheidenden, sekundären Verbrennungsregelung, wenn eine Implausibilität und/oder Störung der primären Verbrennungsregelung erfasst wurde. A method for operating a heater (100) for heating a building, comprising the following steps: a) Operating the heater (100) with a primary combustion control, b) Detection of implausibility and / or disruption of the primary combustion control, c) Operating the heater (100) with a secondary combustion control that differs from the primary combustion control if an implausibility and / or disruption of the primary combustion control has been detected. Verfahren nach Anspruch 1, die sekundäre Verbrennungsregelung auf weniger Sensoren zurückgreift als die primäre Verbrennungsregelung.Method according to Claim 1, the secondary combustion control has fewer sensors than the primary combustion control. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die primäre Verbrennungsregelung in Abhängigkeit eines Signals mindestens eines Sensors (20, 21, 22, 23, 24, 25) des Heizgerätes (100) durchgeführt wird.Method according to Claim 1 or 2, the primary combustion control being carried out as a function of a signal from at least one sensor (20, 21, 22, 23, 24, 25) of the heater (100). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Implausibilität und/oder Störung der primären Verbrennungsregelung über mindestens einen Sensor (20, 21, 22, 23, 24, 25) des Heizgerätes (100) und/oder eine Flammen-Überwachungselektrode (3) des Heizgerätes (100) erfasst wird.Method according to one of the preceding claims, wherein an implausibility and / or disruption of the primary combustion control via at least one sensor (20, 21, 22, 23, 24, 25) of the heater (100) and / or a flame monitoring electrode (3) of the Heater (100) is detected. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die sekundäre Verbrennungsregelung in Abhängigkeit eines Signals einer Flammen-Überwachungselektrode (3) des Heizgerätes (100) durchgeführt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein the secondary combustion control is carried out as a function of a signal from a flame monitoring electrode (3) of the heater (100). Verfahren nach Anspruch 5, wobei es sich bei der Flammen-Überwachungselektrode (3) um eine Zünd- und Überwachungselektrode handelt.Method according to claim 5, wherein the flame monitoring electrode (3) is an ignition and monitoring electrode. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei es sich bei der Flammen-Überwachungselektrode (3) um eine lonisationselektrode handelt.Method according to Claim 5 or 6, the flame monitoring electrode (3) being an ionization electrode. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die Flammen-Überwachungselektrode (3) zusätzlich zu mindestens einem Sensor (20, 21, 22, 23, 24, 25) des Heizgerätes (100) vorgesehen ist.Method according to one of Claims 5 to 7, the flame monitoring electrode (3) being provided in addition to at least one sensor (20, 21, 22, 23, 24, 25) of the heating device (100). Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei in Schritt c) folgende Zwischenschritte durchgeführt werden: i) Variieren mindestens eines Betriebsparameters des Heizgerätes (100), um einen Flammabhebepunkt anzufahren, ii) Überwachen des Anfahrens des Flammabhebepunktes mittels der Flammen-Überwachungselektrode (3), iii) Einstellen des mindestens einen Betriebsparameters des Heizgerätes (100) auf einen Wert, der in Abhängigkeit des Wertes ermittelt wird, den der Betriebsparameter unmittelbar vor oder bei Erreichen des Flammabhebepunktes hatte. Method according to one of Claims 5 to 8, the following intermediate steps being carried out in step c): i) Varying at least one operating parameter of the heater (100) in order to approach a flame lift-off point, ii) monitoring of the approach to the flame lifting point by means of the flame monitoring electrode (3), iii) setting the at least one operating parameter of the heater (100) to a value that is determined as a function of the value that the operating parameter had immediately before or when the flame lift-off point was reached. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Zwischenschritte i) bis iii) in definierten Zeitabständen zyklisch wiederholt werden.Method according to claim 9, wherein the intermediate steps i) to iii) are repeated cyclically at defined time intervals. Computerprogramm zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Computer program for carrying out a method according to one of the preceding claims. Maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 11 gespeichert ist.Machine-readable storage medium on which the computer program according to Claim 11 is stored. Heizgerät (100) zur Beheizung eines Gebäudes, umfassend einen Brenner (1), mindestens einen Sensor (20, 21, 22, 23, 24, 25) und eine Regelungseinrichtung (7), die zur Durchführung einer primären Verbrennungsregelung in Abhängigkeit eines Signals des mindestens einen Sensors (20, 21, 22, 23, 24, 25) vorgesehen und eingerichtet ist, wobei das Heizgerät (100) weiterhin eine in den Flammen-Bereich (2) des Brenners (1) ragende Flammen-Überwachungselektrode (3) umfasst, die der Regelungseinrichtung (7) ein Signal zur Durchführung einer sich von der primären Verbrennungsregelung unterscheidenden, sekundären Verbrennungsregelung bereitstellt.Heater (100) for heating a building, comprising a burner (1), at least one sensor (20, 21, 22, 23, 24, 25) and a control device (7) which is used to carry out a primary combustion control as a function of a signal of the at least one sensor (20, 21, 22, 23, 24, 25) is provided and set up, the heater (100) further comprising a flame monitoring electrode (3) protruding into the flame area (2) of the burner (1) which provides the control device (7) with a signal for carrying out a secondary combustion control which differs from the primary combustion control. Heizgerät (100) nach Anspruch 13, eingerichtet zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10.Heater (100) according to claim 13, set up to carry out a method according to one of claims 1 to 10. Verwendung einer lonisationselektrode (3) zur Aufrechterhaltung einer Notbetriebsregelung eines Heizgerätes (100) zur Beheizung eines Gebäudes.Use of an ionization electrode (3) to maintain emergency control of a heater (100) for heating a building.
EP20206829.2A 2019-11-20 2020-11-11 Heater with emergency control system Active EP3825623B1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019131310.4A DE102019131310A1 (en) 2019-11-20 2019-11-20 Heater with emergency control

Publications (3)

Publication Number Publication Date
EP3825623A1 true EP3825623A1 (en) 2021-05-26
EP3825623B1 EP3825623B1 (en) 2025-01-01
EP3825623C0 EP3825623C0 (en) 2025-01-01

Family

ID=73343845

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP20206829.2A Active EP3825623B1 (en) 2019-11-20 2020-11-11 Heater with emergency control system

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP3825623B1 (en)
DE (1) DE102019131310A1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4047268A1 (en) * 2021-02-18 2022-08-24 BDR Thermea Group B.V. Method for operating a gas heater
EP4141322A1 (en) * 2021-08-12 2023-03-01 Vaillant GmbH Method and device for reliably operating and regulating a combustion process in a heating apparatus for the combustion of hydrogen
EP4174377A1 (en) * 2021-11-02 2023-05-03 Vaillant GmbH Method for operating a heating device, computer program, storage medium, regulating and control device, heating device and use of a signal
IT202100032360A1 (en) * 2021-12-23 2023-06-23 Sit Spa METHOD AND APPARATUS FOR MONITORING AND CONTROL OF COMBUSTION IN FUEL GAS BURNERS

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0327785A1 (en) * 1988-02-06 1989-08-16 Joh. Vaillant GmbH u. Co. Control method for a heat source
DE3904022A1 (en) * 1988-02-10 1989-08-24 T F Trading A S Device for igniting and monitoring the combustion of a combustible gas and an electrode device for such a device
DE19601517A1 (en) * 1996-01-17 1997-07-24 Stiebel Eltron Gmbh & Co Kg Regulator for gas heater with burner and gas valve
RU2256856C2 (en) 2003-02-28 2005-07-20 Попов Александр Иванович Autonomous safety and adjusting device for gas-fired boiler (versions)
EP2014985A2 (en) * 2007-07-13 2009-01-14 Vaillant GmbH Method of adjusting the air/fuel ratio for a gas fired burner
US20110137467A1 (en) 2008-07-10 2011-06-09 Honeywell International Inc. Backup control for hvac system

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19639487A1 (en) * 1996-09-26 1998-04-09 Honeywell Bv Method and device for optimizing the operation of a gas burner
DE20011457U1 (en) * 2000-06-29 2000-12-07 Wartewig, Andrea, 37085 Göttingen Laboratory gas burner with a burner head and devices for monitoring the burner head
DE102011005511B4 (en) * 2011-03-14 2012-09-27 E.G.O. Elektro-Gerätebau GmbH Method for controlling a gas valve system for a gas burner and gas cooking appliance with a gas burner with such a gas valve system
DE202012103507U1 (en) * 2011-09-23 2012-10-10 Viessmann Werke Gmbh & Co Kg device
DE102017204017A1 (en) * 2016-09-02 2018-03-08 Robert Bosch Gmbh Method for determining an inspection time in a heating system and a control unit and a heating system

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0327785A1 (en) * 1988-02-06 1989-08-16 Joh. Vaillant GmbH u. Co. Control method for a heat source
DE3904022A1 (en) * 1988-02-10 1989-08-24 T F Trading A S Device for igniting and monitoring the combustion of a combustible gas and an electrode device for such a device
DE19601517A1 (en) * 1996-01-17 1997-07-24 Stiebel Eltron Gmbh & Co Kg Regulator for gas heater with burner and gas valve
RU2256856C2 (en) 2003-02-28 2005-07-20 Попов Александр Иванович Autonomous safety and adjusting device for gas-fired boiler (versions)
EP2014985A2 (en) * 2007-07-13 2009-01-14 Vaillant GmbH Method of adjusting the air/fuel ratio for a gas fired burner
US20110137467A1 (en) 2008-07-10 2011-06-09 Honeywell International Inc. Backup control for hvac system

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4047268A1 (en) * 2021-02-18 2022-08-24 BDR Thermea Group B.V. Method for operating a gas heater
WO2022175291A1 (en) * 2021-02-18 2022-08-25 Bdr Thermea Group B.V. Method for operating a gas heater
EP4141322A1 (en) * 2021-08-12 2023-03-01 Vaillant GmbH Method and device for reliably operating and regulating a combustion process in a heating apparatus for the combustion of hydrogen
EP4174377A1 (en) * 2021-11-02 2023-05-03 Vaillant GmbH Method for operating a heating device, computer program, storage medium, regulating and control device, heating device and use of a signal
IT202100032360A1 (en) * 2021-12-23 2023-06-23 Sit Spa METHOD AND APPARATUS FOR MONITORING AND CONTROL OF COMBUSTION IN FUEL GAS BURNERS
WO2023119182A1 (en) * 2021-12-23 2023-06-29 Sit S.P.A. Method and apparatus for monitoring and controlling combustion in combustible gas burner apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
DE102019131310A1 (en) 2021-05-20
EP3825623B1 (en) 2025-01-01
EP3825623C0 (en) 2025-01-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3825623B1 (en) Heater with emergency control system
EP2014985B1 (en) Method of adjusting the air/fuel ratio for a gas fired burner
DE19539568C1 (en) Gas burner regulation system
DE202019100263U1 (en) Heater with control of a gas mixture using a gas sensor, a fuel gas sensor and a gas mixture sensor
EP3690318B1 (en) Method for regulating a fuel-air mixture in a heating device
EP2017531B1 (en) Method for monitoring an ionisation electrode signal in burners
EP4060235A1 (en) Method for operating a heater with an electronic gas / air connection
WO2017054798A1 (en) Method of distinguishing two combustion gases provided for a combustion process having different energy contents
DE102019119186A1 (en) Method and device for controlling a fuel gas-air mixture in a heater
DE3923773A1 (en) Microcomputer control for gas-fired central heating boiler
DE4312801A1 (en) Method of controlling a gas forced draft burner
EP0615095A1 (en) Automatic burner
DE102019131346A1 (en) Method for determining the type of fuel using an air flow sensor
EP0614051B1 (en) Burner automat
EP4027058A1 (en) Method and device for detecting liquid in a fan of a heater
EP4174378A1 (en) Method for operating a heating device, computer program, storage medium, control and control device, heating device and use of a temperature sensor
DE102011010074B4 (en) Method for checking the functionality of a sensor and for controlling a furnace
DE102017204014A1 (en) Method for determining a fuel type size in a heating system
DE10214879A1 (en) Method for monitoring a gas device, in particular a heat generator, with predominantly flameless oxidation and monitoring module for carrying out the method
DE102007014032A1 (en) Device for combusting fossil fuels, especially heating oil, comprises a unit for controlling the operation of a post-rinsing device depending on the temperature of a fuel feed device in the region of a nozzle
DE2752021A1 (en) INTRINSICALLY SAFE REGULATING DEVICE FOR THE SIZE OF THE AIR EXCESS IN THE COMBUSTION GASES OF A COMBUSTION PLANT
DE102023104431A1 (en) Method for operating a heating device, computer program, control device and heating device
EP4145047A1 (en) Method and assembly for detecting the ignition of flames in a combustion chamber of a heating device, computer program product and use
EP4174377A1 (en) Method for operating a heating device, computer program, storage medium, regulating and control device, heating device and use of a signal
DE102022125151A1 (en) Method for controlling a fluid, control and computer program

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN PUBLISHED

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20211123

RBV Designated contracting states (corrected)

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: GRANT OF PATENT IS INTENDED

TPAC Observations filed by third parties

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNTIPA

INTG Intention to grant announced

Effective date: 20240723

TPAA Information related to observations by third parties modified

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSCTIPA

TPAC Observations filed by third parties

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNTIPA

TPAC Observations filed by third parties

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNTIPA

GRAS Grant fee paid

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR3

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE PATENT HAS BEEN GRANTED

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

REG Reference to a national code

Ref country code: GB

Ref legal event code: FG4D

Free format text: NOT ENGLISH

REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: EP

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R096

Ref document number: 502020010089

Country of ref document: DE

REG Reference to a national code

Ref country code: IE

Ref legal event code: FG4D

Free format text: LANGUAGE OF EP DOCUMENT: GERMAN

U01 Request for unitary effect filed

Effective date: 20250115

U07 Unitary effect registered

Designated state(s): AT BE BG DE DK EE FI FR IT LT LU LV MT NL PT RO SE SI

Effective date: 20250121

REG Reference to a national code

Ref country code: SK

Ref legal event code: T3

Ref document number: E 45842

Country of ref document: SK