EP3896339B1 - Verfahren zur anpassung einer steuerung eines heizgeräts - Google Patents

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EP3896339B1
EP3896339B1 EP21168555.7A EP21168555A EP3896339B1 EP 3896339 B1 EP3896339 B1 EP 3896339B1 EP 21168555 A EP21168555 A EP 21168555A EP 3896339 B1 EP3896339 B1 EP 3896339B1
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EP
European Patent Office
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heater
burner
fuel
heating
determined
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EP3896339A1 (de
EP3896339C0 (de
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Klaus Richter
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Vaillant GmbH
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Vaillant GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00—Systems for controlling combustion
    • F23N5/02—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium
    • F23N5/10—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using thermocouples
    • F23N5/102—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using thermocouples using electronic means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N3/00—Regulating air supply or draught
    • F23N3/002—Regulating air supply or draught using electronic means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2233/00—Ventilators
    • F23N2233/06—Ventilators at the air intake
    • F23N2233/08—Ventilators at the air intake with variable speed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2241/00—Applications
    • F23N2241/04—Heating water

Definitions

  • the invention relates to a method for adapting a control system for a heater. Also specified are a computer program, a machine-readable storage medium, a control device for a heater and a heater, each of which is provided and set up to carry out the method.
  • the method can be used in particular to compensate for the influences of different exhaust systems on the device performance or heating performance of a heater.
  • Heating devices which each have a conveying device for conveying a fuel-air mixture and a burner for burning the fuel-air mixture.
  • the heat generated by the burner can then be transferred to a liquid circuit of a building in order to heat the building or at least part of it.
  • the heating device and the liquid circuit usually form a heating system for heating the building or part of it.
  • the heat energy emitted by the burner per unit of time is usually referred to as heating output, device output or, if applicable, also generally as the output of the heating device.
  • the heating output of corresponding heating devices is usually only controlled via the drive power of the conveying device. For this purpose, a certain (target) drive power of the conveying device is permanently assigned to a certain (target) heating output.
  • the volume flow of the mixture conveyed by the conveying device does not only depend on the drive power of the conveying device. Rather, it has been found that the pressure losses in the supply air systems and/or in the exhaust systems to which the heaters are usually connected can have a significant influence on the volume flow of the mixture and thus the heating output. In this context, it has been shown in particular that differences in pressure losses that can result from different designs of supply air systems and/or exhaust systems and/or from different ambient conditions can have a significant and therefore considerable influence on the heating output.
  • the pressure loss caused by the exhaust system can, for example, depend significantly on the position of the respective heater on the exhaust system.
  • an unwanted reduction in the burner's output can occur due to comparatively high pressure losses in the exhaust system.
  • a water heating system uses a heated liquid storage tank to ensure a continuous supply of water heated to a desired temperature.
  • a controller varies the speed of a combustion air fan depending on the measured ambient pressure.
  • the object of the invention to provide a method by means of which the problems described in connection with the prior art can be at least partially solved.
  • the method should make it possible to at least partially take into account or compensate for the influences of various supply air systems, exhaust systems and/or ambient conditions on the heating output of a heater.
  • steps a) to c) can be carried out at least once in the order given. Furthermore, steps a) to c) are also repeated (multiple times) or steps a) to c) repeatedly (in the form of a loop) begin with step a). At least parts of steps a) to c), in particular steps a) and b), can be carried out at least partially in parallel or simultaneously.
  • the method can be carried out, for example, during a (first) start-up of the heater in the building, in particular after the heater has been installed in the building.
  • an initial value for the drive power can be stored in the heater control system to determine the initial drive power.
  • the method can be carried out, for example, when the heater is started up several times or even every time, in order to be able to adapt the heater control system to changing environmental conditions, for example.
  • the stored initial value for the drive power or a value for the drive power adjusted in a previous execution of the method to achieve the predefined target heating power can be used to determine the initial drive power.
  • the method advantageously enables performance control to be carried out by means of energy measurement.
  • the performance control can in particular contribute to balancing the influences of various air supply systems and/or exhaust systems and/or ambient conditions (such as ambient temperatures and/or ambient pressures) on the device performance or heating output of a heater.
  • the method (therefore) advantageously enables the influences of various air supply systems, exhaust systems and/or ambient conditions on the heating output of a heater to be at least partially taken into account or even at least partially balanced.
  • the heating device is usually a heating device for a building.
  • the fuel can be, for example, a fossil fuel, such as (liquid and/or natural) gas or (natural) oil.
  • the liquid circuit can be, for example, a water circuit.
  • One or more radiators can be connected to the liquid circuit to heat the building or part of it.
  • a heat exchanger can be provided to transfer heat from the burner to the liquid circuit. This heat exchanger can be arranged between the burner and the liquid circuit.
  • the heat exchanger can be assigned to the burner or formed within the heating device and/or in the area of the burner.
  • the control can be implemented, for example, by means of a control device of the heating device.
  • the control such as a (computer) program for controlling the heating device, can be implemented in the control device.
  • the heating device can preferably be a gas heating device.
  • this particularly relates to a heating device which is designed to burn one or more (gaseous) fossil fuels such as liquid gas and/or natural gas, possibly with the supply of ambient air from a building or the surrounding area, in order to generate energy for heating a water circuit for heating the building or part thereof.
  • the heating device can be a so-called gas condensing boiler.
  • the heating device generally has at least one burner and at least one conveying device, such as a fan, which can convey a mixture of fuel (gas) and combustion air (through a mixture channel of the heating device) to the burner.
  • Exhaust gases resulting from combustion can be discharged through an (internal) exhaust pipe of the heater to a (possibly shared or multiple) Exhaust system (of the building).
  • Several heaters can be connected to this (common or multiple-use) exhaust system.
  • Exhaust gases produced by combustion can (thus) be discharged from the burner, for example, via an exhaust system.
  • the exhaust system can comprise an exhaust pipe (internal to the heater) and at least part of an exhaust system (external to the heater) (of the building).
  • the exhaust system can discharge into the environment around the building via at least one chimney.
  • the heater can be connected to various exhaust systems.
  • An exhaust path extending from the heater to the environment can thus be different (exhaust system-specific), in particular differently dimensioned, for example of different lengths.
  • the influences of various exhaust systems and/or exhaust paths on the device performance or heating performance of the heater can be advantageously taken into account and/or balanced out as far as possible.
  • Air that can be used for combustion can, for example, be supplied to a mixing point for mixing fuel and air to form the fuel-air mixture (and thus to the burner) via a supply air system.
  • the mixing point is usually formed in the heater and can usually be connected to the burner via a mixture channel.
  • the supply air system can comprise a supply air pipe (internal to the heater) (which opens at the mixing point) and at least part of a supply air system (external to the heater) (of the building).
  • the supply air system can, for example, open into the environment around the building via at least one intake pipe.
  • the heater can be connected to various supply air systems.
  • a supply air path extending from the heater to the environment can be different (depending on the supply air system), in particular different dimensions, for example different lengths.
  • the method described here can be used to take into account the influences of various The effects of supply air systems and/or supply air routes on the device performance or heating output of the heater should be taken into account in an advantageous manner and/or balanced out as far as possible.
  • the supply air can be mixed with fuel in a predeterminable and/or as constant as possible mixing ratio.
  • the mixing ratio can, for example, be fixed or adjustable (manually or by an installer or skilled tradesman). After the mixing ratio has been set, it is usually kept as constant as possible (until it is adjusted again if necessary). A deviation in the delivery volume of the delivery device therefore usually (in particular pneumatically and/or electronically) also has an (immediate) effect on the amount of fuel supplied and thus the heating output.
  • the mixing ratio can be adjusted and/or kept as constant as possible via a so-called fuel-air connection of the heater, in particular by means of a gas valve on the heater.
  • the building can generally be a residential building and/or a commercial building.
  • the heating device can be used in particular to heat only a part of the building, such as a single apartment and/or a single room. Alternatively or cumulatively, the heating device can also be used to heat a water system (e.g. heating water circuit) of the building or an apartment.
  • a water system e.g. heating water circuit
  • the heating device is operated with a specific, initial drive power of the conveyor device.
  • the operation of the heating device comprises in particular operating the burner and/or heating at least part of the liquid circuit, while the conveyor device is operated with the initial drive power, such as a specific electrical drive power of a motor of the Conveying device and/or a specific motor speed of the conveying device.
  • the initial drive power such as a specific electrical drive power of a motor of the Conveying device and/or a specific motor speed of the conveying device.
  • at least one initial value for the drive power to determine the initial drive power can be stored in the control system of the heater.
  • the initial value can, for example, be permanently stored (for example, permanently programmed) or can be adjusted or specified manually and/or automatically.
  • the initial value can be adjusted or specified by an installer or skilled tradesman or a user of the heater (if required).
  • the initial value for the drive power to determine the initial drive power can, for example, be selected such that the target heating output can be achieved as expected (for example, based on experience with a reference exhaust system, a reference air supply system and/or reference ambient conditions). Furthermore, the initial value can, for example, be adjusted or specified automatically, for example by the control system itself, for example depending on a value for the drive power adjusted in a previous execution of the method to achieve the predefined target heating output.
  • an actual heating power of the heater is determined, which is delivered to the liquid circuit at the initial drive power of the conveyor.
  • the heating power is determined that is introduced into the liquid circuit by the heater while the conveyor is operated with the initial drive power.
  • the determination can be made, for example, via a (sensory) energy measurement.
  • the heat output from the burner and/or the heat input into the liquid circuit can be measured (sensory). If this energy(s) is considered in relation to a unit of time, the actual heating power can be determined or calculated from this, for example.
  • a sensor assigned to the burner and/or a sensor assigned to the liquid circuit can be used.
  • the sensors can be For example, temperature sensors and/or flow sensors can be used. Alternatively or cumulatively, the burner output or the heat output that is emitted by the burner can also be determined as the actual heat output.
  • the control of the heater is adjusted depending on the determined actual heating output and a predefined target heating output.
  • the predefined target heating output is in particular the heating output that is to be achieved with the initial drive power of the conveyor.
  • the predefined target heating output can describe a specific operating point of the heater and/or a heating system (comprising the heater and the liquid circuit).
  • the operating point can be, for example, a maximum operating point or full load point.
  • at least one specific value for defining the predefined target heating output can be stored in the control of the heater.
  • the specific value can, for example, be permanently stored (for example, permanently programmed) or can be manually adjusted or specified.
  • the specific value can be adjusted or specified by an installer or skilled tradesman or a user of the heater (if necessary).
  • the (actual and/or target) heating output can basically refer to the (thermal) output introduced into the liquid circuit and/or the (thermal) output delivered by the burner. These (thermal) outputs can be converted into one another using a (thermal) efficiency (of the heater or the heat transfer from the burner to the liquid circuit).
  • control can be adjusted and/or adjust itself depending on a comparison between the determined actual heating output and the predefined target heating output.
  • the control can be adjusted depending on be adjusted to any deviation or difference between the determined actual heating output and the predefined target heating output and/or adjust themselves.
  • the drive power of the conveyor and/or a fuel proportion of the fuel-air mixture can be increased if the determined actual heating output is (significantly, for example by more than 5%) below the predefined target heating output. This makes it advantageous to carry out power control by means of energy measurement.
  • a specification for the drive power of the conveyor system stored in the control system is adjusted.
  • the specification can be implemented, for example, in the form of a characteristic curve, a characteristic map, a mathematical function and/or a table (for example a so-called "look-up table").
  • the specification can, for example, assign a specific drive power of the conveyor system to one or more target heating outputs.
  • the specification is adjusted overall in particular so that, for example, all assignments of target heating output to drive power are adjusted simultaneously or in parallel.
  • the specification can, for example, be increased (overall) if the actual heating output determined in step b) is (significantly, for example by more than 5%) below the predefined target heating output.
  • a fan of the conveyor device is operated at a certain initial speed.
  • a fan that can be driven by an electric motor can represent a particularly advantageous embodiment of the conveyor device.
  • the drive power of the conveyor device can, for example, describe the electrical power that is made available to the electric motor of the fan.
  • the speed of the The conveying capacity of the conveying device or the blower can be adjusted.
  • a specification stored in the control system for the speed of the fan of the conveyor device is adjusted.
  • the specification can be implemented, for example, in the form of a characteristic curve, a characteristic map, a mathematical function and/or a table (for example a so-called "look-up table").
  • the specification can, for example, assign a specific speed of the fan to one or more target heating outputs.
  • the specification is adjusted overall, in particular, so that, for example, all assignments of target heating output to speed are adjusted simultaneously or in parallel.
  • the specification can, for example, be increased (overall) if the actual heating output determined in step b) is (significantly, for example by more than 5%) below the predefined target heating output.
  • step b) the actual heating output is determined using sensor data from sensors that are assigned to the liquid circuit.
  • sensors that are assigned to the liquid circuit.
  • two temperature sensors and a flow sensor can be used as sensors, for example. Of the two temperature sensors, one can be assigned to the flow and one to the return of the liquid circuit, for example.
  • the flow sensor can be a mass flow sensor or volume flow sensor, for example.
  • the actual heating output is determined using an efficiency, wherein the efficiency is determined using sensor data from sensors that are assigned to the liquid circuit.
  • the efficiency is determined using sensor data from sensors that are assigned to the liquid circuit.
  • two temperature sensors can be used as sensors. Of the two temperature sensors, one can be assigned to the flow and one to the return of the liquid circuit.
  • the actual heating output determined using the efficiency is in particular an actual burner output (actual thermal output emitted by the burner).
  • the control of the heater can be adjusted depending on the determined actual burner output and a predefined target burner output. In particular, the actual burner output can be compared with a target burner output.
  • an actual burner output is determined using an efficiency, whereby the efficiency is determined using sensor data from sensors that are assigned to the liquid circuit, and that this actual burner output is determined in particular in addition to an actual heating output determined in step b) that is entered into the liquid circuit.
  • the corresponding additional information about the actual burner output can, for example, help to ensure that burner-specific criteria, such as standardization requirements and/or approval requirements, can be checked.
  • a computer program for carrying out a method described here can be specified here.
  • 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.
  • the machine-readable storage medium is usually a computer-readable data storage device.
  • a control device for a heating device is also proposed, wherein the control device is provided and set up to carry out a method described here.
  • the control device can be, for example, a control device of the heating device, which is set up to carry out the method.
  • the control device can comprise a processor (controller) that can carry out at least part of the method.
  • the processor can, for example, execute the computer program, for which purpose the processor can access the storage medium.
  • the storage medium can be a component of the control device or can be connected to it.
  • a heating device is also proposed.
  • the heating device has a control device as described here.
  • the heating device or a heating system, comprising the heating device and the liquid circuit can comprise appropriate sensors for carrying out the method, such as two temperature sensors and a flow sensor.
  • Figure 1 shows schematically an exemplary sequence of a method described here for adapting a control of a heating device 1, in which the heating device 1 has a conveying device 2 for conveying a fuel-air mixture and a burner 3 for burning the fuel-air mixture, and wherein heat generated by means of the burner 3 can be transferred to a liquid circuit 14 of a building (cf. Fig.2 ).
  • the sequence of steps a), b) and c) shown in blocks 110, 120 and 130 is exemplary and can be carried out, for example, during a regular operating sequence to carry out the method.
  • step 110 the heater 1 is operated with a specific, initial drive power of the conveyor device 2.
  • step 120 an actual heating power of the heater 1 is determined, which is delivered to the liquid circuit 14 at the initial drive power of the conveyor device 2.
  • step c the control of the heater 1 is adjusted depending on the determined actual heating power and a predefined target heating power.
  • step c) a specification stored in the control system for the drive power of the conveyor device 2 can be adjusted.
  • FIG. 2 shows schematically an exemplary structure of a heater 1 described here.
  • the heater 1 has a control device 7.
  • the Control device 7 is intended and configured to carry out a method described here.
  • a fan of the conveyor device 2 can be operated at a specific, initial speed.
  • a specification stored in the control system for the speed of the fan of the conveyor device 2 can also be adjusted in step c).
  • the actual heating power can be determined using sensor data from sensors 6, 9, 11 that are assigned to the liquid circuit 14.
  • sensors 6, 9, 11 For example, two temperature sensors 6, 11 and a flow sensor 9 can be used for this purpose. Of the two temperature sensors 6, 11, one can be assigned to the flow and one to the return of the liquid circuit.
  • the flow sensor 9 can be a mass flow sensor or volume flow sensor, for example.
  • the actual heating output or additional information about the actual burner output can be determined using an efficiency, wherein the efficiency is determined using sensor data from sensors 6, 11 that are assigned to the liquid circuit 14.
  • the efficiency is determined using sensor data from sensors 6, 11 that are assigned to the liquid circuit 14.
  • sensors 6, 11 can be used for this purpose. Of the two temperature sensors 6, 11, for example, one can be assigned to the flow and one to the return of the liquid circuit.
  • the heating device 1 (for example a gas condensing boiler) is equipped with a burner system in which the fuel, in this case gas, and the combustion air are brought together in front of a conveyor device 2, which is designed, for example, in the form of a fan. This mixture is then transported by the conveyor device 2 or the fan via a mixture channel 12 to the burner 3, where combustion then takes place.
  • a burner system in which the fuel, in this case gas, and the combustion air are brought together in front of a conveyor device 2, which is designed, for example, in the form of a fan. This mixture is then transported by the conveyor device 2 or the fan via a mixture channel 12 to the burner 3, where combustion then takes place.
  • the gas is provided by a gas valve 5 depending on the fan speed.
  • the exhaust gases produced by the combustion are led through an internal exhaust pipe 10 to the exhaust system 15 after they have been cooled down, for example by means of a heat exchanger 13.
  • the energy is transferred by the heat exchanger 13 to a liquid circuit 14, which is formed here as a water circuit, for example.
  • a temperature sensor 6, 11 (for example designed as an NTC) is installed in front of and behind the heat exchanger 13.
  • the temperature sensor 6 forms a flow temperature sensor and the temperature sensor 11 forms a return temperature sensor.
  • a water volume flow or water mass flow sensor 9 is also installed in the water path to or from the heat exchanger 13.
  • the current power that is delivered to the heating system or from the heater 1 to the liquid circuit 14 can be calculated.
  • Q ab denotes the heat energy released
  • m the water mass
  • c pk the specific heat capacity
  • dT the temperature difference between the (flow) temperature sensor 6 and the (return) temperature sensor 11.
  • the expected efficiency can be derived, for example, from the average water temperature in the heat exchanger 13 (T VL -T RL )/2 or only from the flow temperature or return temperature.
  • Corresponding efficiency values can, for example, be determined in advance for the respective heater 1 and stored in the control or control device 7, for example in the form of a characteristic curve.
  • the conveyor device 2 can first be driven with the determined initial drive power and, for example, the fan speed can be set to the value stored in the control system for the desired device output.
  • the actual heating output determined using the procedure described above (which is entered into the liquid circuit 14) can then be compared with the desired value (Q target ). If a control deviation determined in this way is present, the fan speed can then be increased or reduced (accordingly) until the desired output is reached.
  • the burner output determined using the efficiency can be provided as additional information.
  • the method described here can be used to compensate, in an advantageous manner, for different variants or causes of pressure losses in the supply air system and/or the exhaust gas system, in particular caused by different lengths, installations, wind or weather conditions.
  • a method is thus provided by means of which the problems described in connection with the prior art can be at least partially solved.
  • the method can make it possible to at least partially take into account or compensate for the influences of various supply air systems, exhaust systems and/or ambient conditions on the heating output of a heater.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Anpassung einer Steuerung eines Heizgeräts. Weiterhin angegeben werden ein Computerprogramm, ein maschinenlesbares Speichermedium, eine Steuereinrichtung für ein Heizgerät sowie ein Heizgerät, die jeweils zur Durchführung des Verfahrens vorgesehen und eingerichtet sind. Das Verfahren kann insbesondere zum Ausgleich der Einflüsse verschiedener Abgasanlagen auf die Geräteleistung bzw. Heizleistung eines Heizgeräts zur Anwendung kommen.
  • Es sind Heizgeräte bekannt, die jeweils eine Fördereinrichtung zum Fördern eines Brennstoff-Luft-Gemischs und einen Brenner zur Verbrennung des Brennstoff-Luft-Gemischs aufweisen. Die mittels des Brenners erzeugte Wärme kann dann in einen Flüssigkeitskreislauf eines Gebäudes übertragen werden, um das Gebäude oder zumindest einen Teil davon zu beheizen. Das Heizgerät und der Flüssigkeitskreislauf bilden üblicherweise eine Heizungsanlage zur Beheizung des Gebäudes oder eines Teils davon. Die dabei von dem Brenner abgegebene Wärmeenergie pro Zeiteinheit wird üblicherweise als Heizleistung, Geräteleistung oder ggf. auch allgemein als Leistung des Heizgeräts bezeichnet. Die Heizleistung von entsprechenden Heizgeräten wird üblicherweise nur über die Antriebsleistung der Fördereinrichtung gesteuert. Dazu ist einer bestimmten (Soll-)Heizleistung jeweils eine bestimmte (Soll-)Antriebsleistung der Fördereinrichtung fest zugeordnet. Dies basiert auf der Annahme, dass mit einer bestimmten Antriebsleistung der Fördereinrichtung in der Regel immer ein bestimmter Gemisch-Volumenstrom förderbar ist, der die Heizleistung des Heizgeräts bestimmt. Denn über den sogenannten Brennstoff-Luftverbund entsprechender Heizgeräte wirkt sich eine Abweichung des Fördervolumens üblicherweise (insbesondere pneumatisch oder auch elektronisch) auch auf die zugeführte Brennstoffmenge und somit die Heizleistung aus.
  • Es hat sich jedoch gezeigt, dass der von der Fördereinrichtung geförderte Gemisch-Volumenstrom nicht nur von der Antriebsleistung der Fördereinrichtung abhängt. Vielmehr hat sich herausgestellt, dass die Druckverluste in den Zuluftsystemen und/oder in den Abgassystemen, an welche die Heizgeräte üblicherweise angeschlossen werden, einen signifikanten Einfluss auf den Gemisch-Volumenstrom und somit die Heizleistung haben können. In diesem Zusammenhang hat sich insbesondere gezeigt, dass Druckverlust-Unterschiede, die aus voneinander verschiedenen Ausführungen von Zuluftsystemen und/oder Abgassystemen und/oder aus unterschiedlichen Umgebungsbedingungen resultieren können, einen signifikanten und damit beachtlichen Einfluss auf die Heizleistung haben können.
  • insbesondere bei sogenannten Mehrfachbelegungsanlagen, bei denen mehrere Heizgeräte an verschiedenen Position einer Abgasanlage an diese angeschlossen sind, kann der durch die Abgasanlage bedingte Druckverlust zum Beispiel signifikant von der Position des jeweiligen Heizgeräts an der Abgasanlage abhängig sein. Bei einem Heizgerät, das weiter von einer gemeinsamen Auslassöffnung der Abgasanlage beabstandet ist als andere Heizgeräte der Mehrfachbelegungsanlage kann es beispielsweise aufgrund vergleichsweise hoher Druckverluste in der Abgasanlage zu einer ungewollten Leistungsreduzierung des Brenners kommen.
  • Aus der US 2003/234296 A1 ist ein Wassererwärmungssystem bekannt, das einen beheizten Flüssigkeitsspeicher verwendet, um eine kontinuierliche Versorgung mit Wasser zu gewährleisten, das auf eine gewünschte Temperatur erwärmt wird. Eine Steuerung variiert die Drehzahl eines Verbrennungsluftgebläses in Abhängigkeit von dem gemessenen Umgebungsdruck.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, mittels welchem die im Zusammenhang mit dem Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise gelöst werden können. Insbesondere soll das Verfahren ermöglichen, die Einflüsse verschiedener Zuluftsysteme, Abgassysteme und/oder Umgebungsbedingungen auf die Heizleistung eines Heizgeräts zumindest teilweise berücksichtigen oder ausgleichen zu können.
  • Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich durch die Merkmale der abhängigen Ansprüche.
  • Hierzu trägt ein Verfahren zur Anpassung einer Steuerung eines Heizgeräts, um die Einflüsse verschiedener Zuluftsysteme, Abgassysteme und/oder Umgebungsbedingungen auf die Heizleistung des Heizgeräts zumindest teilweise berücksichtigen oder ausgleichen zu können, bei, wobei das Heizgerät eine Fördereinrichtung zum Fördern eines Brennstoff-Luft-Gemischs und einen Brenner zur Verbrennung des Brennstoff-Luft-Gemischs aufweist, und wobei mittels des Brenners erzeugte Wärme in einen Flüssigkeitskreislauf eines Gebäudes übertragbar ist, umfassend zumindest folgende Schritte:
    1. a) Betreiben des Heizgeräts mit einer bestimmten, initialen Antriebsleistung der Fördereinrichtung,
    2. b) Ermitteln einer Ist-Heizleistung des Heizgeräts, die bei der initialen Antriebsleistung der Fördereinrichtung an den Flüssigkeitskreislauf des Gebäudes abgegeben wird,
    3. c) Anpassen der Steuerung des Heizgeräts in Abhängigkeit der ermittelten Ist-Heizleistung und einer vordefinierten Soll-Heizleistung.
  • Die Schritte a) bis c) können zur Durchführung des Verfahrens beispielsweise zumindest einmal in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt werden. Weiterhin können die Schritte a) bis c) auch (mehrfach) wiederholt werden bzw. die Schritte a) bis c) wiederholt (in der Art einer Schleife) mit Schritt a) beginnen. Zumindest Teile der Schritte a) bis c), insbesondere der Schritte a) und b) können zumindest teilweise parallel oder gleichzeitig durchgeführt werden.
  • Das Verfahren kann beispielsweise während einer (ersten) Inbetriebnahme des Heizgeräts in dem Gebäude, insbesondere nach einer Installation des Heizgerätes in dem Gebäude durchgeführt werden. Dabei kann beispielsweise ein initialer Wert für die Antriebsleistung zur Bestimmung der initialen Antriebsleistung in der Steuerung des Heizgeräts hinterlegt sein. Weiterhin kann das Verfahren zum Beispiel bei mehreren oder sogar bei jeder Inbetriebnahme des Heizgeräts durchgeführt werden, um beispielsweise die Steuerung des Heizgeräts an veränderliche Umgebungsbedingungen anpassen zu können. Zur Bestimmung der initialen Antriebsleistung kann in diesem Zusammenhang zum Beispiel auf den hinterlegten initialen Wert für die Antriebsleistung oder auf einen in einer vorhergehenden Durchführung des Verfahrens zum Erreichen der vordefinierten Soll-Heizleistung angepassten Wert für die Antriebsleistung zurückgegriffen werden.
  • Das Verfahren ermöglicht in vorteilhafter Weise, dass eine Leistungsregelung mittels Energiemessung durchgeführt werden kann. Die Leistungsregelung kann insbesondere zum Ausgleich der Einflüsse verschiedener Zuluftanlagen und/oder Abgasanlagen und/oder Umgebungsbedingungen (wie etwa Umgebungstemperaturen und/oder Umgebungsdrücke) auf die Geräteleistung bzw. Heizleistung eines Heizgeräts beitragen. Das Verfahren ermöglicht (somit) in vorteilhafter Weise, dass die Einflüsse verschiedener Zuluftsysteme, Abgassysteme und/oder Umgebungsbedingungen auf die Heizleistung eines Heizgeräts zumindest teilweise berücksichtigt oder sogar zumindest teilweise ausgeglichen werden können.
  • Bei dem Heizgerät handelt es sich in der Regel um ein Heizgerät für ein Gebäude. Weiterhin kann es sich bei dem Brennstoff beispielsweise um einen fossilen Brennstoff, wie etwa (Flüssig- und/oder Erd-)Gas oder (Erd-)ÖI handeln. Bei dem Flüssigkeitskreislauf kann es sich zum Beispiel um einen Wasserkreislauf handeln. An den Flüssigkeitskreislauf können ein oder mehrere Heizkörper zur Beheizung des Gebäudes oder eines Teils davon angeschlossen sein. Zur Übertragung von Wärme von dem Brenner in den Flüssigkeitskreislauf kann ein Wärmetauscher vorgesehen sein. Dieser Wärmetauscher kann zwischen dem Brenner und dem Flüssigkeitskreislauf angeordnet sein. Weiterhin kann der Wärmetauscher dem Brenner zugeordnet sein bzw. innerhalb des Heizgeräts und/oder im Bereich des Brenners gebildet sein. Die Steuerung kann beispielsweise mittels einer Steuereinrichtung des Heizgeräts realisiert sein. So kann die Steuerung, wie etwa ein (Computer-)Programm zur Steuerung des Heizgeräts in der Steuereinrichtung implementiert sein.
  • Bei dem Heizgerät kann es sich vorzugsweise um ein Gasheizgerät handeln. Dies betrifft mit anderen Worten insbesondere ein Heizgerät, welches dazu eingerichtet ist, einen oder mehrere (gasförmige) fossile Brennstoffe wie etwa Flüssiggas und/oder Erdgas, ggf. unter Zufuhr von Umgebungsluft aus einem Gebäude oder der Umgebung zu verbrennen, um Energie zur Erwärmung eines Wasserkreislaufs zum Heizen des Gebäudes oder eines Teils davon 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 zumindest eine Fördereinrichtung, wie etwa ein Gebläse auf, die ein Gemisch von Brennstoff (Gas) und Verbrennungsluft (durch einen Gemischkanal des Heizgeräts) zum Brenner fördern kann.
  • Durch die Verbrennung entstehendes Abgas kann durch ein (internes) Abgasrohr des Heizgeräts zu einer (ggf. gemeinsamen bzw. mehrfachbelegten) Abgasanlage (des Gebäudes) geführt werden. An dieser (gemeinsamen bzw. mehrfachbelegten) Abgasanlage können mehrere Heizgeräte angeschlossen sein. Durch die Verbrennung entstehendes Abgas kann (somit) beispielsweise über ein Abgassystem von dem Brenner abgeführt werden. Das Abgassystem kann ein (heizgerät-internes) Abgasrohr und zumindest einen Teil einer (heizgerät-externen) Abgasanlage (des Gebäudes) umfassen. Die Abgasanlage kann über mindestens einen Schornstein in die Umgebung um das Gebäude münden. Das Heizgerät kann an verschiedene Abgasanlagen angeschlossen werden. Somit kann ein sich von dem Heizgerät bis hin zur Umgebung erstreckender Abgasweg (abgasanlagen-spezifisch) verschieden, insbesondere unterschiedlich dimensioniert, beispielhaft unterschiedlich lang sein. Durch das hier beschriebene Verfahren können die Einflüsse verschiedener Abgasanlagen und/oder Abgaswege auf die Geräteleistung bzw. Heizleistung des Heizgeräts in vorteilhafter Weise berücksichtigt und/oder möglichst ausgeglichen werden.
  • Für die Verbrennung einsetzbare (Zu- bzw. Verbrennungs-)Luft kann beispielsweise über ein Zuluftsystem einer Mischstelle zum Mischen von Brennstoff und Luft zu dem Brennstoff-Luft-Gemisch (und somit dem Brenner) zugeführt werden. Die Mischstelle ist üblicherweise in dem Heizgerät gebildet und in der Regel über einen Gemischkanal dem Brenner verbindbar. Das Zuluftsystem kann ein (heizgerät-internes) Zuluftrohr (das an der Mischstelle mündet) und zumindest einen Teil einer (heizgerät-externen) Zuluftanlage (des Gebäudes) umfassen. Die Zuluftanlage kann zum Beispiel über mindestens ein Ansaugrohr in die Umgebung um das Gebäude münden. Das Heizgerät kann an verschiedene Zuluftanlagen angeschlossen werden. Somit kann ein sich von dem Heizgerät bis hin zur Umgebung erstreckender Zuluftweg (zuluftanlagen-spezifisch) verschieden, insbesondere unterschiedlich dimensioniert, beispielhaft unterschiedlich lang sein. Durch das hier beschriebene Verfahren können die Einflüsse verschiedener Zuluftanlagen und/oder Zuluftwege auf die Geräteleistung bzw. Heizleistung des Heizgeräts in vorteilhafter Weise berücksichtigt und/oder möglichst ausgeglichen werden.
  • An der Mischstelle kann eine Mischung der Zuluft mit Brennstoff in einem vorbestimmbaren und/oder möglichst gleichbleibenden Mischungsverhältnis erfolgen. Das Mischungsverhältnis kann beispielsweise fest vorgegeben oder (manuell bzw. von einem Installateur oder Fachhandwerker) einstellbar sein. Nach einer Einstellung des Mischungsverhältnisses wird dieses in der Regel (bis zu einer ggf. erneuten Einstellung) möglichst konstant gehalten. Somit wirkt sich eine Abweichung des Fördervolumens der Fördereinrichtung üblicherweise (insbesondere pneumatisch und/oder elektronisch) auch (unmittelbar) auf die zugeführte Brennstoffmenge und somit die Heizleistung aus. Das Mischungsverhältnis ist insbesondere über einen sogenannten Brennstoff-Luftverbund des Heizgeräts, insbesondere mittels einer Gasarmatur des Heizgeräts einstellbar und/oder möglichst konstant haltbar.
  • 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 und/oder eines einzelnen Raumes genutzt werden. Alternativ oder kumulativ kann das Heizgerät auch zur Beheizung eines Wassersystems (z.B. Heizungswasserkreislauf) des Gebäudes oder einer Wohnung zum Einsatz kommen.
  • In Schritt a) erfolgt ein Betreiben des Heizgeräts mit einer bestimmten, initialen Antriebsleistung der Fördereinrichtung. Das Betreiben des Heizgeräts umfasst insbesondere ein Betreiben des Brenners und/oder ein Erwärmen zumindest eines Teils des Flüssigkeitskreislaufs, während die Fördereinrichtung mit der initialen Antriebsleistung, wie etwa einer bestimmten elektrischen Antriebsleistung eines Motors der Fördereinrichtung und/oder einer bestimmten Motordrehzahl der Fördereinrichtung betrieben wird. Beispielsweise kann mindestens ein initialer Wert für die Antriebsleistung zur Bestimmung der initialen Antriebsleistung in der Steuerung des Heizgeräts hinterlegt sein. Der initiale Wert kann beispielsweise fest hinterlegt (zum Beispiel fest einprogrammiert) sein oder manuell und/oder automatisch anpassbar bzw. vorgebbar sein. Zum Beispiel kann der initiale Wert von einem Installateur bzw. Fachhandwerker oder einem Benutzer des Heizgeräts (bedarfsweise) angepasst oder vorgegeben werden. Der initiale Wert für die Antriebsleistung zur Bestimmung der initialen Antriebsleistung kann beispielsweise so gewählt werden, dass damit erwartungsgemäß (zum Beispiel basierend auf Erfahrungen mit einer Referenz-Abgasanlage, einer Referenz-Zuluftanlage und/oder Referenz-Umgebungsbedingungen) die Soll-Heizleistung erreicht werden kann. Weiterhin kann der initiale Wert beispielhaft automatisch zum Beispiel von der Steuerung selbst, etwa in Abhängigkeit eines in einer vorhergehenden Durchführung des Verfahrens zum Erreichen der vordefinierten Soll-Heizleistung angepassten Werts für die Antriebsleistung angepasst oder vorgegeben werden.
  • In Schritt b) erfolgt ein Ermitteln einer Ist-Heizleistung des Heizgeräts, die bei der initialen Antriebsleistung der Fördereinrichtung an den Flüssigkeitskreislauf abgegeben wird. Dies bedeutet mit anderen Worten insbesondere, dass die Heizleistung ermittelt wird, die in den Flüssigkeitskreislauf von dem Heizgerät eingetragen wird, während die Fördereinrichtung mit der initialen Antriebsleistung betrieben wird. Das Ermitteln kann beispielsweise über eine (sensorische) Energiemessung erfolgen. Beispielsweise kann (sensorisch) der Wärmeaustrag aus dem Brenner und/oder der Wärmeeintrag in den Flüssigkeitskreislauf gemessen werden. Betrachtet man diese Energie(n) bezogen auf eine Zeiteinheit, kann daraus beispielhaft die Ist-Heizleistung ermittelt bzw. berechnet werden. Zum Messen kann beispielsweise eine dem Brenner zugeordnete Sensorik und/oder eine dem Flüssigkeitskreislauf zugeordnete Sensorik verwendet werden. Als Sensoren können beispielsweise Temperatursensoren und/oder Durchflusssensoren zur Anwendung kommen. Als Ist-Heizleistung kann alternativ oder kumulativ auch die Brennerleistung ermittelt werden bzw. die Heizleistung, die von dem Brenner abgegeben wird.
  • In Schritt c) erfolgt ein Anpassen der Steuerung des Heizgeräts in Abhängigkeit der ermittelten Ist-Heizleistung und einer vordefinierten Soll-Heizleistung. Die vordefinierte Soll-Heizleistung ist insbesondere die Heizleistung, die bei der initialen Antriebsleistung der Fördereinrichtung erreicht werden soll. Alternativ oder kumulativ kann die vordefinierte Soll-Heizleistung einen bestimmten Betriebspunkt des Heizgeräts und/oder einer Heizungsanlage (umfassend das Heizgerät und den Flüssigkeitskreislauf) beschreiben. Der Betriebspunkt kann zum Beispiel ein maximaler Betriebspunkt bzw. Voll-Lastpunkt sein. Beispielsweise kann mindestens ein bestimmter Wert zur Definition der vordefinierten Soll-Heizleistung in der Steuerung des Heizgeräts hinterlegt sein. Der bestimmte Wert kann beispielsweise fest hinterlegt (zum Beispiel fest einprogrammiert) sein oder manuell anpassbar bzw. vorgebbar sein. Zum Beispiel kann der bestimmte Wert von einem Installateur bzw. Fachhandwerker oder einem Benutzer des Heizgeräts (bedarfsweise) angepasst oder vorgegeben werden.
  • Die (Ist- und/oder Soll-)Heizleistung kann grundsätzlich die in den Flüssigkeitskreislauf eingetragene (thermische) Leistung und/oder die von dem Brenner abgegebene (thermische) Leistung betreffen. Diese (thermischen) Leistungen können über einen (thermischen) Wirkungsgrad (des Heizgeräts bzw. des Wärmeübergangs von Brenner zu Flüssigkeitskreislauf) ineinander umgerechnet werden.
  • Beispielsweise kann die Steuerung in Abhängigkeit eines Vergleichs zwischen der ermittelten Ist-Heizleistung und der vordefinierten Soll-Heizleistung angepasst werden und/oder sich selbst anpassen. Insbesondere kann die Steuerung in Abhängigkeit einer etwaigen Abweichung bzw. Differenz zwischen der ermittelten Ist-Heizleistung und der vordefinierten Soll-Heizleistung angepasst werden und/oder sich selbst anpassen. Beispielsweise können die Antriebsleistung der Fördereinrichtung und/oder ein Brennstoffanteil des Brennstoff-Luft-Gemisches erhöht werden, wenn die ermittelte Ist-Heizleistung (deutlich, zum Beispiel um mehr als 5%) unterhalb der vordefinierten Soll-Heizleistung liegt. Somit kann in vorteilhafter Weise eine Leistungsregelung mittels Energiemessung durchgeführt werden.
  • Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass in Schritt c) eine in der Steuerung hinterlegte Vorgabe für die Antriebsleistung der Fördereinrichtung angepasst wird. Die Vorgabe kann zum Beispiel in Form einer Kennlinie, eines Kennfelds, einer mathematischen Funktion und/oder einer Tabelle (zum Beispiel sogenannte "look-up table") realisiert sein. Die Vorgabe kann beispielsweise einer oder mehreren Soll-Heizleistungen jeweils eine bestimmte Antriebsleistung der Fördereinrichtung zuordnen. Die Vorgabe wird dabei insbesondere insgesamt angepasst, sodass beispielsweise alle Zuordnungen von Soll-Heizleistung zu Antriebsleistung gleichzeitig bzw. parallel angepasst werden. Die Vorgabe kann beispielsweise (insgesamt) erhöht werden, wenn die in Schritt b) ermittelte Ist-Heizleistung (deutlich, zum Beispiel um mehr als 5%) unterhalb der vordefinierten Soll-Heizleistung liegt.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass in Schritt a) ein Gebläse der Fördereinrichtung mit einer bestimmten, initialen Drehzahl betrieben wird. Ein beispielsweise mittels eines Elektromotors antreibbares Gebläse kann eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Fördereinrichtung darstellen. Die Antriebsleistung der Fördereinrichtung kann dabei beispielhaft die elektrische Leistung beschreiben, die dem Elektromotor des Gebläses bereitgestellt wird. Über die Drehzahl des Gebläses kann die Förderleistung der Fördereinrichtung bzw. des Gebläses eingestellt werden.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass in Schritt c) eine in der Steuerung hinterlegte Vorgabe für die Drehzahl des Gebläses der Fördereinrichtung angepasst wird. Die Vorgabe kann zum Beispiel in Form einer Kennlinie, eines Kennfelds, einer mathematischen Funktion und/oder einer Tabelle (zum Beispiel sogenannte "look-up table") realisiert sein. Die Vorgabe kann beispielsweise einer oder mehreren Soll-Heizleistungen jeweils eine bestimmte Drehzahl des Gebläses zuordnen. Die Vorgabe wird dabei insbesondere insgesamt angepasst, sodass beispielsweise alle Zuordnungen von Soll-Heizleistung zu Drehzahl gleichzeitig bzw. parallel angepasst werden. Die Vorgabe kann beispielsweise (insgesamt) erhöht werden, wenn die in Schritt b) ermittelte Ist-Heizleistung (deutlich, zum Beispiel um mehr als 5%) unterhalb der vordefinierten Soll-Heizleistung liegt.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass in Schritt b) die Ist-Heizleistung unter Verwendung von Sensordaten von Sensoren ermittelt wird, die dem Flüssigkeitskreislauf zugeordnet sind. Als Sensoren können in diesem Zusammenhang beispielsweise zwei Temperatursensoren und ein Durchflusssensor zum Einsatz kommen. Von den zwei Temperatursensoren kann beispielsweise einer dem Vorlauf und einer dem Rücklauf des Flüssigkeitskreislauf zugeordnet sein. Bei dem Durchflusssensor kann es sich zum Beispiel um einen Massenstromsensor oder Volumenstromsensor handeln.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass in Schritt b) die Ist-Heizleistung unter Verwendung eines Wirkungsgrads ermittelt wird, wobei der Wirkungsgrad unter Verwendung von Sensordaten von Sensoren ermittelt wird, die dem Flüssigkeitskreislauf zugeordnet sind. Als Sensoren können in diesem Zusammenhang beispielsweise zwei Temperatursensoren zum Einsatz kommen. Von den zwei Temperatursensoren kann beispielsweise einer dem Vorlauf und einer dem Rücklauf des Flüssigkeitskreislauf zugeordnet sein. Bei der unter Verwendung des Wirkungsgrads ermittelten Ist-Heizleistung handelt es sich insbesondere um eine Ist-Brennerleistung (vom Brenner abgegebene thermische Ist-Leistung). In diesem Zusammenhang kann in Schritt c) ein Anpassen der Steuerung des Heizgeräts in Abhängigkeit der ermittelten Ist-Brennerleistung und einer vordefinierten Soll-Brennerleistung erfolgen. Insbesondere kann die Ist-Brennerleistung in dabei mit einer Soll-Brennerleistung verglichen werden.
  • Es kann alternativ oder kumulativ jedoch auch vorgesehen sein, dass eine Ist-Brennerleistung unter Verwendung eines Wirkungsgrads ermittelt wird, wobei der Wirkungsgrad unter Verwendung von Sensordaten von Sensoren ermittelt wird, die dem Flüssigkeitskreislauf zugeordnet sind, und dass diese Ist-Brennerleistung insbesondere zusätzlich zu einer in Schritt b) ermittelten Ist-Heizleistung, die in den Flüssigkeitskreislauf eingetragen wird, ermittelt wird. Die entsprechende zusätzliche Information über die Ist-Brennerleistung kann beispielsweise dazu beitragen, dass brennerspezifische Kriterien, wie etwa Normierungserfordernisse und/oder Zulassungsanforderungen geprüft werden können.
  • Weiterhin kann hier ein Computerprogramm zur Durchführung eines hier beschriebenen 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 hier ein maschinenlesbares Speichermedium angegeben werden, auf dem das Computerprogramm gespeichert ist. Regelmäßig handelt es sich bei dem maschinenlesbaren Speichermedium um einen computerlesbaren Datenträger.
  • Nach einem weiteren Aspekt wird auch eine Steuereinrichtung für ein Heizgerät vorgeschlagen, wobei die Steuereinrichtung zur Durchführung eines hier beschriebenen Verfahrens vorgesehen und eingerichtet ist. Bei der Steuereinrichtung kann es sich zum Beispiel um ein Steuergerät des Heizgeräts handeln, welches zur Durchführung des Verfahrens eingerichtet ist. Beispielhaft kann das Steuergerät einen Prozessor (Controller) umfassen, der zumindest einen Teil des Verfahrens ausführen kann. Hierzu kann der Prozessor beispielsweise das Computerprogramm ausführen, wozu der Prozessor etwa auf das Speichermedium zugreifen kann. Dazu kann das Speichermedium einen Bestandteil des Steuergeräts darstellen oder mit diesem verbindbar sein.
  • Nach einem weiteren Aspekt wird auch ein Heizgerät vorgeschlagen. Dabei weist das Heizgerät eine hier beschriebene Steuereinrichtung auf. Weiterhin kann das Heizgerät oder eine Heizungsanlage, umfassend das Heizgerät und den Flüssigkeitskreislauf, zur Durchführung des Verfahrens eine entsprechende Sensorik umfassen, wie etwa zwei Temperatursensoren und eine Durchflusssensor.
  • Die im Zusammenhang mit dem Verfahren erörterten Details, Merkmale und vorteilhaften Ausgestaltungen können entsprechend auch bei dem hier vorgestellten Computerprogramm, dem Speichermedium, der Steuereinrichtung und/oder dem Heizgerät auftreten und umgekehrt. Insoweit wird auf die dortigen Ausführungen zur näheren Charakterisierung der Merkmale vollumfänglich Bezug genommen.
  • Die Erfindung wird nun anhand der Figuren detailliert erläutert. Es stellen dar:
    • Figur 1:
    schematisch einen beispielhaften Ablauf eines hier beschriebenen Verfahrens, und
    Figur 2:
    schematisch einen beispielhaften Aufbau eines hier beschriebenen Heizgeräts.
  • Figur 1 zeigt schematisch einen beispielhaften Ablauf eines hier beschriebenen Verfahrens zur Anpassung einer Steuerung eines Heizgeräts 1, bei dem das Heizgerät 1 eine Fördereinrichtung 2 zum Fördern eines Brennstoff-Luft-Gemischs und einen Brenner 3 zur Verbrennung des Brennstoff-Luft-Gemischs aufweist, und wobei mittels des Brenners 3 erzeugte Wärme in einen Flüssigkeitskreislauf 14 eines Gebäudes übertragbar ist (vgl. Fig. 2). Die mit den Blöcken 110, 120 und 130 dargestellte Reihenfolge der Schritte a), b) und c) ist beispielhaft und kann so zum Beispiel während eines regulären Betriebsablaufs zur Durchführung des Verfahrens durchlaufen werden.
  • In Block 110 erfolgt gemäß Schritt a) ein Betreiben des Heizgeräts 1 mit einer bestimmten, initialen Antriebsleistung der Fördereinrichtung 2. In Block 120 erfolgt gemäß Schritt b) ein Ermitteln einer Ist-Heizleistung des Heizgeräts 1, die bei der initialen Antriebsleistung der Fördereinrichtung 2 an den Flüssigkeitskreislauf 14 abgegeben wird. In Block 130 erfolgt gemäß Schritt c) ein Anpassen der Steuerung des Heizgeräts 1 in Abhängigkeit der ermittelten Ist-Heizleistung und einer vordefinierten Soll-Heizleistung.
  • Beispielsweise kann in Schritt c) eine in der Steuerung hinterlegte Vorgabe für die Antriebsleistung der Fördereinrichtung 2 angepasst werden.
  • Figur 2 zeigt schematisch einen beispielhaften Aufbau eines hier beschriebenen Heizgeräts 1. Das Heizgerät 1 weist eine Steuereinrichtung 7 auf. Die Steuereinrichtung 7 ist zur Durchführung eines hier beschriebenen Verfahrens vorgesehen und eingerichtet.
  • Beispielsweise kann in Schritt a) ein Gebläse der Fördereinrichtung 2 mit einer bestimmten, initialen Drehzahl betrieben wird. In diesem Zusammenhang kann weiterhin in Schritt c) eine in der Steuerung hinterlegte Vorgabe für die Drehzahl des Gebläses der Fördereinrichtung 2 angepasst werden.
  • In Figur 2 ist weiterhin veranschaulicht, dass in Schritt b) die Ist-Heizleistung unter Verwendung von Sensordaten von Sensoren 6, 9, 11 ermittelt werden kann, die dem Flüssigkeitskreislauf 14 zugeordnet sind. Hierzu können beispielsweise zwei Temperatursensoren 6, 11 und ein Durchflusssensor 9 zum Einsatz kommen. Von den zwei Temperatursensoren 6, 11 kann beispielsweise einer dem Vorlauf und einer dem Rücklauf des Flüssigkeitskreislauf zugeordnet sein. Bei dem Durchflusssensor 9 kann es sich zum Beispiel um einen Massenstromsensor oder Volumenstromsensor handeln.
  • In Figur 2 ist auch veranschaulicht, dass in Schritt b) die Ist-Heizleistung oder eine zusätzlich Information über die Ist-Brennerleistung unter Verwendung eines Wirkungsgrads ermittelt werden kann, wobei der Wirkungsgrad unter Verwendung von Sensordaten von Sensoren 6, 11 ermittelt wird, die dem Flüssigkeitskreislauf 14 zugeordnet sind. Hierzu können beispielsweise zwei Temperatursensoren 6, 11 zum Einsatz kommen. Von den zwei Temperatursensoren 6, 11 kann beispielsweise einer dem Vorlauf und einer dem Rücklauf des Flüssigkeitskreislauf zugeordnet sein.
  • Eine beispielhaft und besonders vorteilhafte Ausführungsvariante des Verfahrens und des Heizgeräts 1 wird nachfolgend anhand der Darstellung nach Figur 2 näher beschrieben:
  • Das Heizgerät 1 (zum Beispiel ein Gas-Brennwertgerät) ist mit einem Brennersystem ausgerüstet, bei dem vor einem beispielhaft in der Form eines Gebläses ausgeführten Fördereinrichtung 2 der Brennstoff, hier beispielhaft Gas und die Verbrennungsluft zusammengeführt werden. Dieses Gemisch wird dann von Fördereinrichtung 2 bzw. dem Gebläse über einen Gemischkanal 12 zum Brenner 3 transportiert, wo dann die Verbrennung stattfindet.
  • Das Gas wird von einer Gasarmatur 5 in Abhängigkeit der Gebläsedrehzahl bereitgestellt. Die durch die Verbrennung entstehenden Abgase werden durch ein internes Abgasrohr 10 zur Abgasanlage 15 geführt, nachdem sie beispielsweise mittels eines Wärmetauschers 13 heruntergekühlt worden sind. Die Energie wird durch den Wärmtauscher 13 an einen hier beispielhaft als Wasserkreislauf gebildeten Flüssigkeitskreislauf 14 übertragen. Vor und hinter dem Wärmetauscher 13 ist jeweils ein Temperatursensor 6, 11 (zum Beispiel ausgeführt als NTC) angebracht. Der Temperatursensor 6 bildet einen Vorlauftemperatursensor und der Temperatursensor 11 einen Rücklauftemperatursensor. Im Wasserweg zum oder vom Wärmetauscher 13 ist zudem ein Wasservolumenstrom oder Wassermassenstromsensor 9 angebracht.
  • Durch eine Auswertung der Messdaten des (Vorlauf-)Temperatursensors 6, des (Rücklauf-)Temperatursensors 11 und des Wassermassenstromsensors 9 kann man dann die aktuelle Leistung, die in das Heizsystem bzw. von dem Heizgerät 1 in den Flüssigkeitskreislauf 14 abgebeben wird, berechnen. Hierzu kann beispielsweise folgende Formel aus der Wärmeübertragungslehre verwendet werden: Q ab = m * c pk * dT
    Figure imgb0001
  • Dabei bezeichnet Qab die abgegebene Wärmeenergie, m die Wassermasse, cpk die spezifische Wärmekapazität und dT den Temperaturunterschied zwischen dem (Vorlauf-)Temperatursensor 6 und dem (Rücklauf-)Temperatursensor 11. Durch zeitliche Ableitung erhält man hieraus die Heizleistung, die in den Flüssigkeitskreislauf 14 eingetragen bzw. abgegeben wird.
  • Teilt man diesen Wert durch den zu erwartenden Wirkungsgrad des Heizgeräts 1 bzw. des Wärmeübergangs im Wärmetauscher 13 von dem Heizgerät 1 in den Flüssigkeitskreislauf 14, so erhält man die zugeführte Leistung bzw. die Brennerleistung, die das Heizgeräts 1 in den Wärmetauscher 13 einträgt. Der zu erwartende Wirkungsgrad kann beispielsweise abgeleitet werden aus der mittleren Wassertemperatur im Wärmetauscher 13 (TVL -TRL)/2 oder nur von der Vorlauftemperatur oder Rücklauftemperatur. Entsprechende Wirkungsgradwerte können zum Beispiel vorab für das jeweilige Heizgerät 1 ermittelt und in der Steuerung bzw. der Steuereinrichtung 7 beispielsweise in der Art einer Kennlinie hinterlegt werden.
  • Zur Durchführung des Verfahrens kann man zunächst die Fördereinrichtung 2 mit der bestimmten, initialen Antriebsleistung antreiben und so hier beispielhaft die Gebläsedrehzahl auf den für die gewünschte Geräteleistung in der Steuerung hinterlegten Wert fahren. Dann kann man die nach oben beschriebener Vorgehensweise ermittelte, tatsächliche Heizleistung (die in den Flüssigkeitskreislauf 14 eingetragen wird) mit dem gewünschten Wert (Qsoll) vergleichen. Bei Vorliegen einer so ermittelten Regelabweichung kann dann die Gebläsedrehzahl (dementsprechend) angehoben oder abgesenkt werden, bis die gewünschte Leistung erreicht ist. Die über den Wirkungsgrad ermittelte Brennerleistung kann als zusätzliche Information bereitgestellt werden.
  • Durch das hier beschriebene Verfahren können in vorteilhafter Weise unterschiedliche Varianten bzw. Ursachen von Druckverlusten in der Zuluftanlage und/oder der Abgasanlage, insbesondere hervorgerufen durch unterschiedliche Längen, Einbauten, Wind bzw. Wetterverhältnisse, möglichst kompensiert werden.
  • Somit wird ein Verfahren angegeben, mittels welchem die im Zusammenhang mit dem Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise gelöst werden können. Insbesondere kann das Verfahren ermöglichen, die Einflüsse verschiedener Zuluftsysteme, Abgassysteme und/oder Umgebungsbedingungen auf die Heizleistung eines Heizgeräts zumindest teilweise berücksichtigen oder ausgleichen zu können.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Heizgerät
    2
    Fördereinrichtung
    3
    Brenner
    4
    Luftansaugrohr
    5
    Gasventil
    6
    Temperatursensor
    7
    Steuereinrichtung
    8
    Gaszuführungsrohr
    9
    Wassermassenstromsensor
    10
    Abgasrohr
    11
    Temperatursensor
    12
    Gemischkanal
    13
    Wärmetauscher
    14
    Flüssigkeitskreislauf
    15
    Abgasanlage

Claims (12)

  1. Verfahren zur Anpassung einer Steuerung eines Heizgeräts (1), um die Einflüsse verschiedener Zuluftsysteme, Abgassysteme und/oder Umgebungsbedingungen auf die Heizleistung des Heizgeräts (1) zumindest teilweise berücksichtigen oder ausgleichen zu können, wobei das Heizgerät (1) eine Fördereinrichtung (2) zum Fördern eines Brennstoff-Luft-Gemischs und einen Brenner (3) zur Verbrennung des Brennstoff-Luft-Gemischs aufweist, und wobei mittels des Brenners (3) erzeugte Wärme in einen Flüssigkeitskreislauf (14) eines Gebäudes übertragbar ist, umfassend zumindest folgende Schritte:
    a) Betreiben des Heizgeräts (1) mit einer bestimmten, initialen Antriebsleistung der Fördereinrichtung (2),
    b) Ermitteln einer Ist-Heizleistung des Heizgeräts (1), die bei der initialen Antriebsleistung der Fördereinrichtung (2) an den Flüssigkeitskreislauf (14) des Gebäudes abgegeben wird,
    c) Anpassen der Steuerung des Heizgeräts (1) in Abhängigkeit der ermittelten Ist-Heizleistung und einer vordefinierten Soll-Heizleistung.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren während einer ersten Inbetriebnahme des Heizgeräts in dem Gebäude durchgeführt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei es sich bei dem Brennstoff um ein FlüssigGas handelt.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei es sich bei dem Brennstoff um ein Erd-Gas handelt.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in Schritt c) eine in der Steuerung hinterlegte Vorgabe für die Antriebsleistung der Fördereinrichtung (2) angepasst wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in Schritt a) ein Gebläse der Fördereinrichtung (2) mit einer bestimmten, initialen Drehzahl betrieben wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei in Schritt c) eine in der Steuerung hinterlegte Vorgabe für die Drehzahl des Gebläses der Fördereinrichtung (2) angepasst wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Ermitteln gemäß Schritt b) über eine Energiemessung erfolgt.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in Schritt b) die Ist-Heizleistung unter Verwendung von Sensordaten von Sensoren (6, 9, 11) ermittelt wird, die dem Flüssigkeitskreislauf (14) zugeordnet sind.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in Schritt b) die Ist-Heizleistung unter Verwendung eines Wirkungsgrads ermittelt wird, wobei der Wirkungsgrad unter Verwendung von Sensordaten von Sensoren (6, 11) ermittelt wird, die dem Flüssigkeitskreislauf (14) zugeordnet sind.
  11. Steuereinrichtung (7) für ein Heizgerät (1), wobei die Steuereinrichtung (7) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche vorgesehen und eingerichtet ist.
  12. Heizgerät (1) mit einer Fördereinrichtung (2) zum Fördern eines Brennstoff-Luft-Gemischs und mit einem Brenner (3) zur Verbrennung des Brennstoff-Luft-Gemischs, wobei mittels des Brenners (3) erzeugte Wärme in einen Flüssigkeitskreislauf (14) eines Gebäudes übertragbar ist, mit zwei Temperatursensoren (6, 11) und einem Durchflusssensor (9) zur Ermittlung der Ist-Heizleistung des Heizgeräts (1) und mit einer Steuereinrichtung (7) nach Anspruch 11.
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