SK77898A3 - Method and device for controlling the leaving temperature of a fluid heated by a burner - Google Patents
Method and device for controlling the leaving temperature of a fluid heated by a burner Download PDFInfo
- Publication number
- SK77898A3 SK77898A3 SK778-98A SK77898A SK77898A3 SK 77898 A3 SK77898 A3 SK 77898A3 SK 77898 A SK77898 A SK 77898A SK 77898 A3 SK77898 A3 SK 77898A3
- Authority
- SK
- Slovakia
- Prior art keywords
- flow rate
- burner
- power
- temperature
- pumped
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 14
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title claims description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 49
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 47
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 38
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 12
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 10
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 8
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 8
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 claims description 3
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 5
- 239000000446 fuel Substances 0.000 abstract description 4
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 abstract 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 8
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 4
- 238000003915 air pollution Methods 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 2,2,4,4,6,6-hexaphenoxy-1,3,5-triaza-2$l^{5},4$l^{5},6$l^{5}-triphosphacyclohexa-1,3,5-triene Chemical compound N=1P(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP=1(OC=1C=CC=CC=1)OC1=CC=CC=C1 RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 230000003542 behavioural effect Effects 0.000 description 1
- 230000036760 body temperature Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 1
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 description 1
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N1/00—Regulating fuel supply
- F23N1/08—Regulating fuel supply conjointly with another medium, e.g. boiler water
- F23N1/082—Regulating fuel supply conjointly with another medium, e.g. boiler water using electronic means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N2225/00—Measuring
- F23N2225/08—Measuring temperature
- F23N2225/18—Measuring temperature feedwater temperature
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N2225/00—Measuring
- F23N2225/08—Measuring temperature
- F23N2225/19—Measuring temperature outlet temperature water heat-exchanger
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N2227/00—Ignition or checking
- F23N2227/10—Sequential burner running
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N2241/00—Applications
- F23N2241/04—Heating water
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Control Of Combustion (AREA)
- Regulation And Control Of Combustion (AREA)
- Feeding And Controlling Fuel (AREA)
- Commercial Cooking Devices (AREA)
- Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)
- Water Treatment By Sorption (AREA)
- Instantaneous Water Boilers, Portable Hot-Water Supply Apparatuses, And Control Of Portable Hot-Water Supply Apparatuses (AREA)
- Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)
Abstract
Description
SPÔSOB REGULÁCIE VÝTOKOVEJ TEPLOTY KVAPALINY Z OHRIEVACIEHO PRIESTORU A ZARIADENIE NA JEHO USKUTOČNENIEMETHOD OF REGULATING THE FLOW TEMPERATURE OF LIQUID FROM THE HEATING SPACE AND EQUIPMENT FOR ITS IMPLEMENTATION
Oblasť technikyTechnical field
Vynález sa týka spôsobu a zariadenia na reguláciu teploty kvapaliny ohrievanej horákom, najmä vody ohrievanej v ohrievacom priestore (nazývanom rovnako „výmenník,,) ohrievača vôd alebo kotla horákom pracujúcim s plynovou zmesou, ktorý môže pracovať v pokoji s nulovým výkonom P alebo môže pracovať s výkonom P medzi nenulovým minimálnym výkonom Pmin a maximálnym výkonom Pmax, vyšším ako je uvedený minimálny výkon.The invention relates to a method and an apparatus for controlling the temperature of a liquid heated by a burner, in particular water heated in a heating space (also called a "heat exchanger") of a water heater or boiler with a gas mixture burner which can operate at zero P power P between a non-zero minimum power Pmin and a maximum power Pmax greater than the minimum power specified.
Doterajší stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION
V zariadeniach podľa stavu techniky je problémom, ktorý sa často vyskytuje pri okamžitej výrobe teplej úžitkovej vody, nemožnosť, aby horák ohrievača vody alebo kotla vykonával správne ohrev tak, aby sa získali malé prietokové množstvá horúcej vody (v typickom prípade okolo 5 až 7 litrov za minútu). To sčasti vyplýva z vysokej hodnoty minimálneho výkonu Pmin, ktorý môže poskytnúť horák. Z toho vyplýva, že tento typ horáku pracuje v dvoch funkčných režimoch pri malých čerpacích výkonoch. Jedným z funkčných režimov je, že sa horák zapáli a uvedie sa na minimálny výkon Pmin., pracuje potom pri pevnom výkone a výstupná teplota kvapaliny sa bude zvyšovať o to viac, o čo nižší bude čerpací výkon. Výstupná teplota vody môže vystúpiť na veľmi vysoké hodnoty (vyššie ako 90 °C) a vyvolávať spálenie. Iným z funkčných režimov je, že sa nezapáli (horí iba večný plamienok, ak existuje), aby nedošlo k prehrievaniu teplej vody, prechádzajúcej ohrievacím priestorom. V takomto prípade sa však pod určitým prietokovým množstvom, nazývaným prahový prietok ohrievanej vody a zodpovedajúcom výkone horáku, v podstate rovnému minimálnemu výkonu, nezíska teplá voda.In the state of the art equipment, a problem often encountered in the immediate production of hot water is the inability of the water heater or boiler burner to perform the proper heating to obtain small flow rates of hot water (typically about 5 to 7 liters per second). minute). This is partly due to the high value of the minimum power Pmin that the burner can provide. It follows that this type of burner operates in two functional modes at low pumping rates. One of the operating modes is that the burner ignites and returns to a minimum output Pmin, then operates at a fixed output, and the liquid outlet temperature will increase the more the lower the pumping capacity. The water outlet temperature can rise to very high values (above 90 ° C) and cause burning. Another functional mode is that it does not ignite (only an eternal flame, if any), to prevent the warm water passing through the heating space to overheat. In such a case, however, hot water is not obtained below a certain flow rate, called the threshold flow rate of the heated water and corresponding burner output, substantially equal to the minimum output.
Určité prípady použitia (holenie, umývanie rúk alebo potravín) vyžadujú malé prietokové množstvá na výstupe z kohútika s „vlažnými,, teplotami, t.j. od okolo 25 do 45 °C.Certain applications (shaving, hand or food washing) require small flow rates at the outlet of the tap with "lukewarm" temperatures, i. from about 25 to 45 ° C.
946/B946 / B
Jedným z možných riešení je, že sa horák nechá pracovať pre malé prietokové množstvá s malým výkonom. Pri malom výkone však vznikajú problémy so stabilitou plameňa a kvalitou spaľovania (riziko znečisťovania ovzdušia, prípadne so zanášaním horákov; strata účinnosti) a vzájomným zapaľovaním sád horákov horákového zariadenia. Atmosférické horáky teda majú nutne minimálnu úroveň výkonu, keď sú už raz zapálené, a táto minimálna úroveň je príliš vysoká pre malé čerpané prietokové množstvá.One possible solution is that the burner is allowed to operate for low flow rates with low power. However, with low output, problems arise with flame stability and combustion quality (risk of air pollution, possibly with clogging of burners; loss of efficiency) and with the combustion of burner sets of the burner equipment. Atmospheric burners therefore necessarily have a minimum power level once they are ignited, and this minimum level is too high for small pumped flow rates.
Iným riešením je spojenie ohrievača vody alebo kotla so zmiešavacou batériou, ktorá by mala umožniť, po jej nastavení tak, že udáva nastavenú teplotu, dodávanie vody v podstate na tejto teplote. V tomto prípade sa regulácia teploty vody vykonáva, okrem eventuálnej regulácie ovládania výkonu horáku, priamo v zmiešavacej batérii pridávaním alebo naopak škrtením prívodu studenej vody k prúdu teplej vody a zmiešavacia batéria slúži iba na reguláciu výtoku kvapaliny. Toto riešenie sa však málo hodí pre malé čerpacie prietoky, je pomerne chúlostivé (používa prvky, ktoré sú stále v pohybe, kvôli prispôsobovaniu prietokových množstiev teplej vody pochádzajúcej z kotla a studenej vody) a vyžaduje takmer konštantné prispôsobovanie (realizované vo vnútri samotného výtokového ventilu) medzi prietokovým množstvom teplej a studenej vody.Another solution is to connect the water heater or boiler to the mixing battery, which should allow, after setting it to indicate the set temperature, the water supply substantially at that temperature. In this case, the water temperature control is carried out, in addition to the possible control of the burner output control, directly in the mixing battery by adding or, on the contrary, throttling the cold water supply to the hot water flow, and the mixing battery only serves to control the liquid outlet. However, this solution is not well suited for small pumping flows, it is relatively delicate (it uses elements that are still in motion to adjust the flow rates of hot water coming from the boiler and cold water) and requires almost constant adjustment (inside the outlet valve itself) between the flow rate of hot and cold water.
Toto druhé riešenie je tiež pomerne nákladné, a to jednak z dôvodov nákladov na samotnú zmiešavaciu batériu (pripojenú k prívodu teplej vody z ohrievača) prídavné k prívodu studenej vody, napájajúcemu ohrievač. Toto vyhotovenie tiež nerieši problém výkonu horáku pred zmiešavacou batériou, ktorý v každom prípade zostane väčší alebo rovnako veľký ako minimálny výkon bez ohľadu na výtokové množstvo. U malých prietokových množstiev môže dôjsť k „slučkovému,, javu. Voda vystupujúca z ohrievacieho priestoru je v tomto prípade príliš horúca, lebo výkon horáku je príliš vysoký (i keď je minimálny), zmiešavacia batéria pridáva studenú vodu, čo vedie k zvyšovaniu čerpacieho prietokového množstva na výstupe z výtoku, pričom toto nie je žiaduce zo strany užívateľa a dochádza k plytvaniu vodou.This second solution is also relatively expensive, firstly because of the cost of the mixer tap itself (connected to the hot water supply from the heater) in addition to the cold water supply supplying the heater. This embodiment also does not solve the problem of the burner output in front of the mixer battery, which in any case remains greater than or equal to the minimum output regardless of the discharge amount. For small flow rates, a "loop" effect may occur. The water leaving the heating space is too hot in this case, because the burner output is too high (although minimal), the mixer mixer adds cold water, resulting in an increase in pumping flow rate at the outlet of the effluent, which is not desirable from the side and the user wastes water.
Vynález si kladie za úlohu vyriešiť aspoň sčasti vyššie uvedené nevýhody a navrhnúť jednoduché, účinné a málo nákladné riešenie, prispôsobiteľné radu typovSUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the invention to solve at least some of the above-mentioned disadvantages and to propose a simple, efficient and inexpensive solution, adaptable to a variety of types
946/B ohrievacích zariadení pre kvapaliny, opatrených plynovým horákom, ako je ohrievač vody alebo kotol.946 / B heating devices for liquids provided with a gas burner such as a water heater or boiler.
Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION
Vynález prináša spôsob regulácie výstupnej teploty kvapaliny z ohrievacieho priestoru, ktorá vstúpila do ohrievacieho priestoru pri vstupnej teplote menšej alebo rovnej výtokovej (výstupnej) teplote (nižšej ako výstupná teplota alebo rovnej výtokovej teplote - ďalej kvôli jednoduchosti: menšej alebo rovnej), aby sa táto výstupná teplota prispôsobila prostredníctvom horáku uspôsobeného na to, aby v pokojnom stave mal nulový výkon alebo aby mal v zapálenom stave výkon medzi nenulovým minimálnym výkonom a maximálnym výkonom vyšším ako je uvedený minimálny výkon, pričom kvapalina výstupuje z ohrievacieho priestoru s nenulovým čerpaným prietokovým množstvom, v závislosti od ktorého sa mení výkon horáku, pričom horák pracuje buď v plynulom režime alebo v prerušovanom režime v závislosti od čerpaného prietokového množstva.The present invention provides a method of controlling the outlet temperature of a fluid from a heating space that has entered a heating space at an inlet temperature of less than or equal to an outlet temperature (lower than or equal to the outlet temperature). the temperature has been adjusted by means of a burner adapted to have zero power at standstill or to have a power in the ignited state between a non-zero minimum power and a maximum power greater than said minimum power, the fluid exiting the heating space with a non-zero pumped flow rate from which the burner output varies, the burner operating either in a continuous mode or in an intermittent mode depending on the flow rate pumped.
Podľa jedného znaku bude horák prechádzať z jedného funkčného režimu do druhého funkčného režimu na základe porovnávania medzi čerpacím prietokovým množstvom a prahovým prietokovým množstvom, ktorému zodpovedá minimálny výkon horáku.According to one feature, the burner will switch from one mode of operation to another mode of operation based on a comparison between the pumping flow rate and the threshold flow rate corresponding to the minimum burner output.
Bude tak existovať dobre vymedzená hranica medzi dvoma funkčnými režimami horáku, pričom táto hranica bude zodpovedať východiskovým pevne stanoveným podmienkam v závislosti od čisto technických znakov horáku, majúceho minimálny výkon a reálne podmienky použitia (hodnota čerpacieho prietokového množstva vzhľadom k prahovému prietokovému množstvu).Thus, there will be a well-defined boundary between the two burner functional modes, which boundary will correspond to the initial fixed conditions depending on the purely technical features of the burner having minimum power and realistic conditions of use (pumped flow rate relative to the threshold flow rate).
Aby nebolo potrebné používať nákladné a chúlostivé mechanické zariadenie na určovanie čerpacieho prietokového množstva, ako je prietokomer so skrutkovnicovým prostriedkom alebo turbínový prietokomer, vynález navrhuje určovať hodnotu čerpaného prietokového množstva výpočtom v závislosti od referenčnej teploty, ako je vstupná teplota, najmenej jednej nameranej teploty, ako jeIn order to avoid the use of expensive and delicate mechanical devices to determine the pumping flow rate, such as a flow meter with a helical flow meter or a turbine flowmeter, the invention proposes to determine the pumped flow rate by calculation based on a reference temperature such as inlet temperature of at least one measured temperature is a
946/B výtoková teplota a prevádzkového údaju horáku, ako je prietokové množstvo plynu, privádzané do horáku.946 / B discharge temperature and burner operating data, such as the gas flow rate, supplied to the burner.
Spôsob tak používa vnútorné vypočítané dáta (funkcie typu „pozorovateľa prietoku,,) alebo získané priamo pomocou čidla na určenie dát (aktuálneho čerpaného prietokového množstva), ktoré budú slúžiť ako základ pre prechod na funkciu horáku buď v plynulom režime alebo v prerušovanom režime, pričom výkon horáku je prispôsobený v závislosti od čerpaného prietokového množstva. Rozumie sa, že prietokové množstvo plynu v horáku môže byť nahradené akýmkoľvek vnútorným údajom horáku závislým od tohto prietokového množstva, ako je napríklad výkon plynu privádzaného do horáku (s Pgaz = Pci * Qgaz, kde Pci je výhrevnosť plynu), otvorenie ventilu na prívode plynu, tlak plynu na vstupnej a výstupnej strane ventilu alebo i súčiniteľ straty tlaku tohto ventilu.Thus, the method uses internal calculated data ("flow observer" type functions) or obtained directly by means of a sensor to determine the data (actual pumped flow rate) that will serve as a basis for switching to the burner function in either continuous or intermittent mode, the burner output is adjusted depending on the flow rate pumped. It is understood that the gas flow rate in the burner may be replaced by any internal burner data dependent on this flow rate, such as the power of the gas supplied to the burner (with Pgaz = Pci * Qgaz, where Pci is the calorific value). , the pressure of the gas at the inlet and outlet sides of the valve, or even the pressure loss factor of the valve.
Podľa ďalšieho znaku vynálezu je kvôli dosiahnutiu spoľahlivého a presného výpočtu prietokové množstvo definované dynamicky pomocou nasledujúceho vzťahu:According to another feature of the invention, in order to achieve a reliable and accurate calculation, the flow rate is defined dynamically by the following relation:
Q = [(n * Pci * Qgaz) - (Méqu * Cp * (dTs/dt))]/[Cp * (Ts - Tef)[, kde n je účinnosť horáku,Q = [(n * Pci * Qgaz) - (Méqu * Cp * (dTs / dt))] / [Cp * (Ts-Tef) [, where n is the burner efficiency,
Pci je výhrevnosť plynu v W.h/m-,Pci is the calorific value of the gas in W.h / m-,
Qgaz je objemový prietok privádzaného plynu v m-/h,Qgaz is the volumetric flow rate of the feed gas in m / h,
Méqu je súčiniteľ predstavujúci tepelnú zotrvačnosť ohrievacieho priestoru, Cp je tepelná kapacita kvapaliny v J/kg/K (4180 pre vodu), dTs/dt je zmena teploty (derivácia) kvapaliny na výstupe z ohrievacieho priestoru v čase aMéqu is the coefficient representing the thermal inertia of the heating space, Cp is the thermal capacity of the liquid in J / kg / K (4180 for water), dTs / dt is the change in temperature (derivative) of the liquid at the exit of the heating space
Tef je vstupná teplota kvapaliny do ohrievacieho priestoru.Tef is the liquid inlet temperature to the heating space.
Tento vzorec dovoľuje trvalo sa prispôsobovať podmienkam čerpania, lebo určenie tohto prietokového množstva je tzv. „dynamické,,. Berie do úvahy nielen výchylku teploty kvapaliny medzi vstupom a výstupom ohrievacieho priestoru, ale tiež mieru zmeny výstupnej teploty z ohrievacieho priestoru, t.j. výchyliek tejto výtokovej (výstupnej) teploty. Výpočet tak dovoľuje získať prietokové množstvo bližšieThis formula permits a constant adaptation to the pumping conditions, since the determination of this flow rate is the so-called flow rate. "Dynamic ,,. It takes into account not only the fluctuation of the temperature of the liquid between the inlet and the outlet of the heating space, but also the rate of change of the outlet temperature from the heating space, i. variations of this outlet temperature. The calculation thus allows to obtain a flow rate closer
946/B skutočnosti, čo samozrejme dovoľuje presnejšie vypočítať požadovaný výkon horáku, zodpovedajúci tejto výtokovej teplote. Toto riešenie dovoľuje tiež zbaviť sa nákladných meraní prietokového množstva, pretože využíva znalosť správania zariadenia a horáku, hlavne kvôli odvodzovaniu čerpaného prietokového množstva.946 / B, which, of course, makes it possible to calculate more precisely the required burner output corresponding to this discharge temperature. This solution also makes it possible to get rid of costly flow rate measurements, since it utilizes the knowledge of the behavior of the device and the burner, mainly to derive the flow rate pumped.
Podľa ďalšieho znaku vynálezu sa po celú dobu, po ktorú je čerpacie prietokové množstvo, ktorému zodpovedá určitý výkon, požadovaný od horáku, nižšie ako je prahové prietokové množstvo, ktorému v podstate zodpovedá minimálny výkon, sa necháva horák pracovať v prerušovanom režime, s výkonom, ktorý sa mení striedavo medzi uvedeným nulovým výkonom a výkonom väčším ako je minimálny výkon horáku alebo rovným minimálnemu výkonu horáku, takže sa po túto dobu získa výsledný stredný výkon nižší ako je minimálny výkon horáku a v podstate rovný požadovanému výkonu.According to a further feature of the invention, for as long as the pumping flow rate corresponding to a certain power demanded by the burner is lower than the threshold flow rate substantially corresponding to the minimum power, the burner is allowed to operate in intermittent mode, which alternates between said zero power and a power greater than or equal to the minimum burner power, so that a resultant mean power less than the minimum burner power and substantially equal to the desired power is obtained during this time.
Toto riešenie dovoľuje a optimalizuje reguláciu teploty kvapaliny pri malých čerpaných prietokoch, t.j. pri prietokovom množstve nižšom ako je prahový prietok. V zariadeniach podľa stavu techniky je minimálny výkon často príliš vysoký pri čerpanom prietokovom množstve nižšom ako je prahový prietok. Pri tomto riešení bude výkon, poskytovaný horákom, vždy prispôsobený čerpanému prietokovému množstvu, lebo bude v podstate rovný požadovanému výkonu (ktorý zodpovedá čerpanému prietokovému množstvu). Keď sa budú požadovať malé prietokové množstvá, tak bude teplota kvapaliny regulovaná na hodnotu, aby nebola príliš vzdialená od nastavenej hodnoty, čo vylučuje, aby voda bola príliš horúca alebo studená. Striedavá funkcia medzi nulovým výkonom a výkonom väčším ako minimálny výkon alebo rovným minimálnemu výkonu, dovoľuje pri správnom prispôsobovaní doby, po ktorú je horák zhasnutý a potom zapálený, dosiahnuť výsledný výkon dokonale prispôsobený čerpanému prietokovému množstvu. Navyše je tento tzv. „prerušovaný,, režim alebo „postupný chod,, ľahko prispôsobiteľný každému typu horáku pracujúcemu s plynovou zmesou.This solution allows and optimizes liquid temperature control at low pumped flows, i. at a flow rate below the threshold flow rate. In prior art devices, the minimum power is often too high at a pumped flow rate below the threshold flow rate. In this solution, the power provided by the burners will always be matched to the pumped flow rate, as it will be substantially equal to the desired power (which corresponds to the pumped flow rate). When small flow rates are required, the temperature of the liquid will be regulated to not be too distant from the set point, eliminating water being too hot or too cold. The alternating function between zero power and power greater than or equal to the minimum power allows, when properly adjusted, the time the burner is extinguished and then ignited to achieve the resulting power perfectly matched to the flow rate to be pumped. In addition, this so-called. "Intermittent" mode or "sequential operation" readily adaptable to each type of gas mixture burner.
Podľa ďalšieho znaku vynálezu sa počas tejto doby obmedzuje výchylka výkonu horáku medzi jeho nulovým výkonom a minimálnym výkonom. Po celú dobu trvania, po ktorú bude čerpané prietokové množstvo nižšie ako prahové prietokové množstvo (ktoré zodpovedá minimálnemu výkonu), bude výsledný stredný výkon iAccording to another feature of the invention, during this time, the variation of the burner power between its zero power and the minimum power is limited. For the entire duration that the flow rate will be pumped below the threshold flow rate (which corresponds to the minimum power), the resulting mean power i
946/B dokonale prispôsobený tomuto čerpanému prietokovému množstvu. Navyše sa odstráni nutnosť nechať fungovať horák s príliš vysokým výkonom, ktorý značne spotrebováva plyn a vyvoláva príliš náhle zvýšenie teploty kvapaliny. Toto riešenie teda dovoľuje minimalizovať výchylky teploty kvapaliny vzhľadom k nastavenej teplote pri súčasnom znížení spotreby plynu v horáku. Výchylky výkonu horáku teda budú čo najmenšie kvôli tomu, aby čo najlepšie zodpovedali uvažovaným podmienkam čerpaného prietoku.946 / B perfectly matched to this pumped flow rate. In addition, the need to operate a burner with too high a power, which consumes a considerable amount of gas and causes the temperature of the liquid to rise too suddenly, is eliminated. This solution thus makes it possible to minimize fluctuations in the temperature of the liquid relative to the set temperature while reducing the gas consumption in the burner. Thus, the burner power variations will be minimized to best match the flow conditions considered.
Podľa ďalšieho znaku vynálezu, keď je čerpané prietokové množstvo, ktorému zodpovedá určitý výkon požadovaný na horáku, väčšie alebo rovné prahovému prietokovému množstvu (prietokové množstvo väčšie ako prahové prietokové množstvo alebo rovné prahovému prietokovému množstvu, ďalej kvôli jednoduchosti: väčšie alebo rovné prahovému prietokovému množstvu), ktorému zodpovedá v podstate minimálny výkon horáku, sa nechá horák pracovať v plynulom režime, s výkonom, ktorý je väčší ako minimálny výkon alebo rovný minimálnemu výkonu a ktorý sa mení plynulé a progresívne v čase v závislosti od čerpaného prietokového množstva. Tento funkčný režim, nazývaný „plynulý režim,,, bude teda obzvlášť dobre prispôsobený akémukoľvek čerpanému prietokovému množstvu, vyššiemu ako je prahové prietokové množstvo alebo rovnému prietokovému množstvu a výkon horáku bude môcť byť regulovaný v závislosti od kolísania prietokového množstva, ktoré zostane v tomto prípade vždy väčšie ako prahové prietokové množstvo alebo rovné prahovému prietokovému množstvu.According to a further feature of the invention, when the flow rate corresponding to a certain power demanded on the burner is pumped, is greater than or equal to the threshold flow rate (flow rate greater than or equal to the flow rate threshold, further for simplicity: greater than or equal to the flow rate threshold) which corresponds substantially to the minimum burner power, the burner is allowed to operate in a continuous mode, with a power greater than or equal to the minimum power, and that varies continuously and progressively over time depending on the flow rate pumped. Thus, this mode of operation, called the "continuous mode", will be particularly well adapted to any pumped flow rate greater than or equal to the flow rate threshold, and the burner output will be able to be controlled depending on the flow rate variation that remains in this case. always greater than or equal to the threshold flow rate.
Od okamihu, kedy kvapalina začne tiecť, tak bude výkon horáku vždy prispôsobený prietokovému množstvu tejto kvapaliny, aby bol nízky a nižší ako prahové prietokové množstvo (prechod do prerušovaného režimu) alebo vysoký a vyšší ako prahové prietokové množstvo (prechod do plynulého režimu). Tento spôsob je teda použiteľný vo všetkých typoch usporiadania, aké možno použiť vo vzťahu hlavne k ohrievaču vody alebo kotla.From the moment the liquid begins to flow, the burner power will always be adapted to the flow rate of the liquid to be low and lower than the threshold flow rate (transition to intermittent mode) or high and higher than the threshold flow rate (transition to continuous mode). Thus, this method is applicable in all types of arrangements, which can be used in particular in relation to a water heater or boiler.
Vynález sa tiež týka zariadenia na reguláciu výtokovej (výstupnej) teploty kvapaliny mimo ohrievací priestor, ktorá bola do neho privedená pri vstupnej teplote nižšej ako výtoková teplota alebo rovnej výtokovej teplote kvôli tomu, aby táto výtoková teplota bola prispôsobená prostredníctvom horáka, prispôsobeného na to,The invention also relates to an apparatus for controlling the outflow (outlet) temperature of a liquid outside the heating space which has been introduced into it at an inlet temperature lower than or equal to the outlet temperature in order to adjust this outlet temperature by means of a burner
946/B aby v pokojnom stave nulového výkonu alebo v zapálenom stave, v ktorom je jeho výkon medzi nenulovým minimálnym výkonom a maximálnym výkonom vyšší ako je uvedený minimálny výkon, pričom táto kvapalina vystupuje z ohrievacieho priestoru s nenulovým čerpaným prietokovým množstvom, v závislosti od ktorého sa mení výkon horáku, pričom zariadenie na tento účel obsahuje ovládací mechanizmus horáku, riadený regulačným prostriedkom na prispôsobovanie výkonu horáku v závislosti od čerpaného prietokového množstva, a to v prerušovanom režime s takmer okamžitou výchylkou výkonu v čase alebo v plynulom režime s progresívnou a plynulou výchylkou výkonu v čase, pričom zariadenie podľa vynálezu obsahuje prostriedky pre výpočet prietokového množstva na základe referenčnej teploty ako vstupnej teploty, najmenej jednej nameranej teploty ako je výtoková (výstupná) teplota a prevádzkového údaja horáku ako je prietokové množstvo plynu do neho privádzaného.946 / B, in a zero-power quiescent state or in an ignited state in which its power is between a non-zero minimum power and a maximum power greater than said minimum power, the fluid exiting the heating chamber with a non-zero pumped flow rate, the burner power is varied, the apparatus for this purpose comprising a burner control mechanism, controlled by a control means for adjusting the burner power depending on the flow rate pumped, in intermittent mode with almost instantaneous power variation over time or in continuous and progressive and continuous variation power over time, the device according to the invention comprising means for calculating the flow rate based on the reference temperature as the inlet temperature, at least one measured temperature such as the discharge temperature and the burner operating data such as the flow rate gas supplied to it.
Sú tak navrhnuté dva funkčné režimy, z ktorých každý je obzvlášť prispôsobený podmienkam v zariadení.Thus, two functional modes are proposed, each of which is particularly adapted to the conditions in the device.
Aby bolo možné vypustiť nákladné a chúlostivé mechanické prostriedky na meranie prietoku ako sú prietokomery so skrutkovnicovým členom alebo turbínou, obsahuje regulačný prostriedok s výhodou ďalej počítací prostriedok umožňujúci porovnávať čerpané prietokové množstvo, vypočítané s pevne nastaveným prahovým prietokom kvôli tomu, aby regulačný mechanizmus prispôsoboval výkon horáku v závislosti od hodnoty čerpaného prietokového množstva, vypočítaného vzhľadom k prahovému prietokovému množstvu.In order to dispense costly and delicate mechanical flow metering means such as flowmeters with a helical member or turbine, the control means preferably further comprises a counting means allowing the flow rate to be compared, calculated with a fixed threshold flow rate, to adjust the control mechanism to the burner performance. depending on the value of the pumped flow rate calculated with respect to the threshold flow rate.
Aby sa zabránilo tomu, že na základe výpočtu prietokového množstva výsledok dospeje k nekoherentnej hodnote (záporné prietokové množstvo) alebo k hodnote nezlúčiteľnej s dobrou funkciou zariadenia (prietokové množstvo vyššie ako je kapacita zariadenia), je počítací prostriedok s výhodou spúšťaný pri zapaľovaní pomocou hodnoty prietokového množstva väčšej ako nula alebo rovnej nule a je saturovaný pri hodnote maximálneho prietokového množstva, napríklad okolo 20 litrov za minútu. Tak sa dosiahne to, že i keď výpočet prietokového množstva povedie z dôvodov spojených s reálnymi podmienkami použitia k nevyužiteľnému výsledku, bude regulačný prostriedok môcť rovnako fungovaťIn order to prevent the result from arriving at an incoherent value (negative flow rate) or a value incompatible with the good functioning of the device (flow rate greater than the capacity of the device) by calculating the flow rate, the counting means is preferably triggered at ignition using the flow rate value. an amount greater than zero or equal to zero and is saturated at a maximum flow rate of, for example, about 20 liters per minute. In this way, even if the calculation of the flow rate leads to an unusable result for reasons related to the real conditions of use, the regulatory means will still be able to function as well.
946/B pomocou svojich vlastných referenčných hodnôt (spúšťacie prietokové množstvo a maximálne prietokové množstvo).946 / B using its own reference values (trigger flow rate and maximum flow rate).
Prehľad obrázkov na výkresochBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Vynález je bližšie vysvetlený v nasledujúcom popise na príkladoch vyhotovenia s odvolaním na pripojené výkresy, v ktorých znázorňuje:The invention will be explained in more detail in the following description by way of example with reference to the accompanying drawings, in which:
obr. 1 graf závislosti teploty na výtoku od čerpaného prietokového množstva v zariadení podľa stavu techniky, v ktorom sa horák zapaľuje a tlmí sa na jeho minimálny výkon, obr. 2 schému zariadenia podľa vynálezu, obr. 3 vývojový diagram regulačného algoritmu podľa vynálezu, obr. 4 graf závislosti výkonu v stabilizovanom režime horáku od čerpaného prietokového množstva pre prietokové množstvo väčšie ako prahová hodnota alebo rovné prahovej hodnote, a obr. 5 a 6 grafické znázornenie výchylky výkonu horáku v závislosti od času pre čerpané prietokové množstvo menšie ako je prahová hodnota.Fig. 1 is a graph of the temperature versus outlet flow rate of a prior art device in which the burner is ignited and damped to its minimum power; FIG. 2 shows a diagram of a device according to the invention, FIG. 3 is a flow chart of a control algorithm according to the invention; FIG. 4 is a graph of the power output in the stabilized burner mode versus the pumped flow rate for a flow rate greater than or equal to the threshold, and FIG. 5 and 6 show a graphical representation of the variation in burner power versus time for the flow rate pumped below the threshold.
V celom popise je uvažovanou kvapalinou voda, s výhodou pitná voda, použiteľná hlavne ako teplá úžitková voda.Throughout the description, the liquid considered is water, preferably drinking water, which can be used mainly as hot service water.
Príklady uskutočnenia vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Obr. 1 znázorňuje problém riešený vynálezom. Na obrázku je zrejmá krivka C, pričom na vodorovnej osi je vynesené čerpané prietokové množstvo Q kvapaliny (v typickom prípade teplej úžitkovej vody) v litroch za minútu a na zvislej osi teplota kvapaliny na výtoku z ohrievacieho priestoru, v typickom prípade teplota vody na výtoku zvýtokového ventilu, pričom pre zjednodušenie je zanedbaná výchylka teploty, vyplývajúca z prúdenia vody v potrubí medzi priestorom, v ktorom je ohrievaná, a výtokovým ventilom, z ktorého vyteká na použitie.Fig. 1 illustrates the problem solved by the invention. The figure C shows the flow rate Q of the pumped liquid flow rate (typically hot water) in liters per minute on the horizontal axis and the liquid flow temperature at the outlet of the heating space on the vertical axis; valve, wherein for the sake of simplicity the temperature deviation resulting from the flow of water in the duct between the room in which it is heated and the outlet valve from which it flows for use is neglected.
946/B946 / B
Ako je zrejmé, pre malé čerpané prietokové množstvá Q (5 až 7 l/min.) stúpa so znižujúcim sa prietokovým množstvom teplota Ts na výtoku kvapaliny. Táto hodnota môže dosiahnuť hodnotu 120 °C pre prietok v podstate rovný 1 l/min., čo je na normálne použitie teplej úžitkovej vody, ako je umývanie rúk alebo holenie, mimoriadne vysoká hodnota, pretože je známe, že človek priemerne znesie na určitých častiach tela, ako sú ruky, teplotu vody od 35 °C do 50 °C. Z grafu je zrejmé, že na to, aby teplota klesla pod túto hodnotu, je potrebné dosiahnuť prietok Q okolo 3 l/min. Takýto prietok je málo zlúčiteľný s použitím, ktoré je krátke a/alebo vyžaduje málo vody (namočenie špongie, opláchnutie pohárika alebo holiaceho strojčeka). Ak musí užívateľ otvoriť kohútik trochu viac, aby zvýšil prietok za účelom zníženia teploty, bude nútený spotrebovať oveľa viac vody, ako koľko je skutočne potrebné, čo je nákladné, zbytočné a málo prijemné na použitie. Z ďalšieho popisu je zrejmé, že význam vynálezu spočíva v možnosti dosiahnutia teploty Ts na výtoku, ktorá je blízka nastavenej teplote Ts (teplote, akú si užívateľ želá dosiahnuť), a to predovšetkým pre malé prietoky.As can be seen, for small pumped flow rates Q (5 to 7 L / min), the flow temperature Ts increases with decreasing flow rates. This value can reach 120 ° C for a flow rate substantially equal to 1 l / min, which is an extremely high value for the normal use of warm service water, such as hand washing or shaving, because it is known to carry on average on certain parts body temperature, such as hands, water temperature from 35 ° C to 50 ° C. It is clear from the graph that a flow rate Q of about 3 l / min is required to bring the temperature below this value. Such a flow is poorly compatible with a use that is short and / or requires little water (soaking a sponge, rinsing a cup or shaver). If the user has to open the tap a little more to increase the flow in order to lower the temperature, he will be forced to consume much more water than is actually needed, which is costly, unnecessary, and uncomfortable to use. It will be apparent from the following description that the meaning of the invention lies in the possibility of reaching the outlet temperature Ts close to the set temperature Ts (the temperature the user wishes to reach), especially for low flow rates.
Obr. 2 znázorňuje schému zariadenia 1 na ohrev kvapaliny. Zariadenie 1, ktorým môže byť napríklad ohrievač vody alebo kotol, obsahuje ohrievací priestor 3, v ktorom ohrievaná kvapalina cirkuluje alebo stojí podľa hodnoty čerpaného prietokového množstva (kladného alebo nulového). Tento ohrievací priestor 3 je ohrievaný horákom 5, napájaným s výhodou plynovou zmesou alebo tiež vykurovacím olejom alebo inou zmesou paliva a látky podporujúcej horenie. Z horáku vychádza najmenej jeden plameň 7, ktorý sa dostáva buď priamo do styku s ohrievacím priestorom 3 alebo končí tesne pod ním. Na prívode plynovej zmesi do horáku je osadený ovládací mechanizmus 9 ventilového typu, umožňujúci meniť požadovaný výkon Pdem v závislosti hlavne od čerpaného prietoku Q, a to na základe poznatku, že tento výkon Pdem zodpovedá výkonu potrebnému na ohrev Q litrov vody za minútu z teploty Tef studenej vody smerom k požadovanej nastavenej teplote Tcons. V praxi je možné určiť hodnotu výkonu Pdem nasledovne:Fig. 2 shows a diagram of a liquid heating device 1. The device 1, which may be, for example, a water heater or a boiler, comprises a heating space 3 in which the heated liquid circulates or stands according to the value of the pumped flow rate (positive or zero). This heating space 3 is heated by a burner 5, preferably fed with a gas mixture or else with heating oil or another mixture of fuel and a flame retardant. At least one flame 7 emerges from the burner, either directly in contact with the heating space 3 or terminating just below it. A valve-type control mechanism 9 is provided at the gas supply to the burner to vary the required power Pdem depending mainly on the pumped flow Q, based on the knowledge that this power Pdem corresponds to the power required to heat Q liters of water per minute from Tef. cold water towards the desired set temperature Tcons. In practice, the power value Pdem can be determined as follows:
Pdem = Q/60 * Cp * (Tcons - Tef) kde:Pdem = Q / 60 * Cp * (Tcons-Tef) where:
946/B946 / B
Q je prietok kvapaliny v litroch za minútu,Q is the liquid flow rate in liters per minute,
C je tepelná kapacita kvapaliny, ktorá je 4180 J/kg/K pre vodu aC is the liquid heat capacity of 4180 J / kg / K for water; and
Tcons je nastavená teplota (alebo požadovaná teplota) v K (Kelvinoch) a Tef je vstupná teplota kvapaliny do ohrievacieho priestoru v K (Kelvinoch).Tcons is the set temperature (or setpoint) in K (Kelvin) and Tef is the liquid inlet temperature to the heating space in K (Kelvin).
Ovládací mechanizmus 9 sa ovláda pomocou regulačného prostriedku 10, spojeného s dvoma teplotnými čidlami 11_, 12 známeho typu (ortuťovými, s termočlánkom, lamelovými alebo s termistorom), merajúcimi vstupnú teplotu Tef kvapaliny (studenej vody) do ohrievacieho priestoru 3 (ktorá môže byť uvažovaná v určitých prípadoch ako referenčná teplota, ak sa uvažuje voda dodávaná vodovodnou sieťou ako v podstate konštantná teplota, pričom v takomto prípade by nebola potrebná sonda 11) a výtok?»/ú teplotu Ts rovnakej kvapaliny po priechode ohrievacím priestorom 3. V prípade použitia teplotných čidiel na zistenie prietoku Q (v litroch za minútu) je možné toto vykonať hlavne na základe nasledujúceho vzťahu pomocou počítača vradeného do regulačného prostriedku:The actuating mechanism 9 is actuated by a control means 10 connected to two temperature sensors 11, 12 of a known type (mercury, thermocouple, lamellae or thermistor), measuring the inlet temperature Tef of the liquid (cold water) into the heating space 3 (which can be considered) in certain cases, as a reference temperature, if the water supplied by the water supply network is considered to be a substantially constant temperature, in which case the probe 11) and the outlet? / u temperature Ts of the same liquid after passing through the heating space 3 would not be required. flow sensors Q (in liters per minute), this can be done mainly on the basis of the following relationship using a computer embedded in the control means:
Q = k * Qgaz/(Ts - Tef) ,Q = k * Qgaz / (Ts-Tef)
Rozumie sa, že prietok privádzaného plynu Qgaz môže byť nahradený akýmkoľvek iným vnútorným údajom pre horák a závislým od tohto prietoku, ako je napríklad výkon plynu privádzaného do horáku (s Pgaz = Pci * Qgaz, kde Pi je výhrevnosť plynu), otvorenie ovládacieho ventilu na prívode plynu, tlak plynu pred alebo za ventilom alebo strata tlaku v tomto ventile.It is understood that the flow rate of the feed gas Qgaz can be replaced by any other internal data for the burner and dependent on this flow, such as the power of the gas supplied to the burner (with Pgaz = Pci * Qgaz, where Pi is the calorific value). gas supply, gas pressure upstream or downstream of or loss of pressure in the valve.
946/B946 / B
Aby sa dosiahla väčšia jemnosť merania tohto prietoku, pri použití údajov, aké sú k dispozícii (nameraných alebo vypočítaných), bude však výhodnejšie použiť nasledujúci vzorec dynamického výpočtu:However, in order to obtain a greater measurement of this flow, using the available data (measured or calculated), it will be preferable to use the following dynamic calculation formula:
Q = [(n * Pci * Qgaz) - (Méqu * Cp * (dTs/dt))]([Cp * (Ts - Tef)l, kde n je účinnosť horáku,Q = [(n * Pci * Qgaz) - (Méqu * Cp * (dTs / dt))] ([Cp * (Ts - Tef) 1, where n is the burner efficiency,
Pci je výhrevnosť plynu v W.h/m3,Pci is the calorific value of the gas in Wh / m 3 ,
Qgaz je objemový prietok privádzaného plynu v m3/h,Qgaz is the volumetric flow rate of the feed gas in m 3 / h,
Méqu je súčiniteľ predstavujúci tepelnú zotrvačnosť ohrievacieho priestoru, Cp je tepelná kapacita kvapaliny v J/kg/K (4180 pre vodu) a dTs/dt je zmena teploty (derivácia) kvapaliny na výstupe z ohrievacieho priestoru.Méqu is the coefficient representing the thermal inertia of the heating space, Cp is the thermal capacity of the liquid in J / kg / K (4180 for water) and dTs / dt is the temperature change (derivative) of the liquid at the exit of the heating space.
Táto matematická rovnica prvého rádu, určená pomocou počítacieho prostriedku vradeného do regulačného prostriedku, má výhodu vtom, že berie do úvahy zmenu teploty na výstupe v závislosti od času okrem zmeny výstupnej teploty vzhľadom k vstupnej teplote, čo dovoľuje spresniť meranie a získať optimalizovaný model správania zariadenia, okrem odstránenia potreby použitia nákladných a krehkých mechanických súčiastok typu prietokomeru, nahradených jednoduchými teplotnými čidlami a kalkulátorom.This first-order mathematical equation, determined by means of a counting means embedded in the control means, has the advantage of taking into account the change in outlet temperature versus time in addition to the change in outlet temperature relative to the inlet temperature, allowing accurate measurements and obtaining optimized behavioral patterns , in addition to eliminating the need for expensive and fragile flowmeter mechanical components, replaced by simple temperature sensors and a calculator.
Aby sa zabránilo tomu, že výsledok tohto výpočtu bude nekoherentný (záporný prietok alebo vyšší prietok ako sú teoretické prietokové kapacity zariadenia), bude kalkulátor regulačného prostriedku, ktorý môže byť bez toho, aby šlo o vyčerpávajúce príklady, elektronický obvod typu mikroprocesoru, DSP alebo mikroradič, spustený pri zapálení s kladnou alebo nulovou hodnotou a bude saturovaný pri hodnote maximálneho prietoku, zlúčiteľnej s kapacitami zariadenia, napríklad okolo 20 l/min.To prevent the result of this calculation from being incoherent (negative flow rate or higher flow rate than the theoretical flow capacity of the device), the control means calculator, which may be, without being exhaustive examples, may be a microprocessor, DSP or microcontroller electronic circuit. , triggered on ignition with a positive or zero value and will be saturated at the maximum flow rate compatible with the equipment capacities, for example about 20 l / min.
Len čo je raz určené čerpacie prietokové množstvo, môže zariadenie podľa obr. 2 pracovať v dvoch rôznych priemeroch tohto prietoku, nazývaných „prerušovaný režim,, a „plynulý režim,,, ako je znázornené na vývojovom diagrame na obr. 3 a na obr. 4 až 6. Prechod medzi dvoma režimami môže byť realizovaný pomocou dvojstabilného relé s hysteréziou známeho typu, vradeného doOnce the pumping flow rate has been determined, the device of FIG. 2 operate at two different diameters of this flow, called "intermittent mode" and "continuous mode", as shown in the flowchart of FIG. 3 and FIG. The transition between the two modes can be accomplished by means of a two-way hysteresis relay of a known type embedded in the
946/B regulačného prostriedku W. Pre vysvetlenie obr. 4 až 7 je vhodné stanoviť určité vzťahy medzi jednotlivými použitými premennými.946 / B of the control means W. For the explanation of FIG. 4 to 7, it is appropriate to establish certain relationships between the different variables used.
Každé prietokové množstvo Qk predovšetkým zodpovedá požadovanému výkonu horáku Pdem, určenému napríklad pomocou vyššie uvedeného vzorca:In particular, each flow rate Qk corresponds to the required burner output Pdem, determined, for example, by the above formula:
Pdem = Q/C * (Tcons - Tef)Pdem = Q / C * (Tcons-Tef)
Určitému prietokovému množstvu, nazývanému „prahové prietokové množstvo,, a označenému Qs, zodpovedá výkon nazývaný „minimálny výkon,, a označený Pmin.A certain flow rate, called the "threshold flow rate" and denoted by Qs, corresponds to the power called the "minimum power" and denoted by Pmin.
Ak je prietokové množstvo Q väčšie alebo rovné prahovému prietokovému množstvu Qs (určenému meraním a pevnému pre konštrukciu), t.j. ak je požadovaný výkon Pdem, odvodený od čerpaného prietokového množstva Q teplej úžitkovej vody, väčší alebo rovný minimálnemu výkonu Pmin horáku 5, horák pracuje normálne, t.j. v „plynulom režime,,, režime v čase a progresívne (obr. 4) pre poskytovanie vody s teplotou Ts v podstate rovnou nastavenej teplote Tcons. Pomocou známeho obvodu proporcionálne integračné derivačného typu, vradeného do regulačného prostriedku 10 pracuje regulačný prostriedok plynulé so spätnou väzbou a umožňuje meniť výkon P horáku plynulé a progresívne v čase (s výhodou bez zdržania) medzi Pmin a Pmax v závislosti od čerpaného prietokového množstvaIf the flow rate Q is greater than or equal to the threshold flow rate Qs (determined by measurement and fixed to the structure), i. if the required output Pdem, derived from the pumped hot water flow rate Q, is greater than or equal to the minimum output Pmin of the burner 5, the burner operates normally, i. in a " continuous mode ", time and progressive mode (FIG. 4) for providing water with a temperature Ts substantially equal to the set temperature Tcons. By means of the known proportional integration derivative type circuit embedded in the control means 10, the control means operates continuously with feedback and makes it possible to vary the burner power P continuously and progressively over time (preferably without delay) between Pmin and Pmax depending on the flow rate pumped.
Q. Obr. 4 znázorňuje tento funkčný režim. Na obr. 4 je znázornená krivka D, ukazujúca zmenu výkonu P v závislosti od čerpaného prietokového množstva Q. Obrázok ukazuje, že keď je čerpané prietokové množstvo Q v podstate rovné prahovému prietokovému množstvu Qs, je výkon P v podstate rovný minimálnemu výkonu Pmin horáku. Len čo je prahové prietokové množstvo Qs prekročené, mení sa výkon P plynulé a progresívne v čase podľa krivky D.FIG. 4 illustrates this functional mode. In FIG. Figure 4 shows a curve D showing a change in power P as a function of the pumped flow rate Q. The figure shows that when pumped flow rate Q is substantially equal to the threshold flow rate Qs, power P is substantially equal to the minimum burner power Pmin. Once the threshold flow rate Qs is exceeded, the power P changes continuously and progressively over time according to curve D.
Iný funkčný režim, zaujímavejší z hľadiska funkcie vynálezu, je režim nazývaný „prerušovaný,,. Tento režim sa spúšťa regulačným prostriedkom 10, keď je prietokové množstvo Q nižšie ako prahové prietokové množstvo Qs, t.j. keď je požadovaný výkon Pdem nižší ako je minimálny výkon Pmin horáku. V tomto prípade obsahuje regulačný prostriedok 10 prerušovač známeho typu, ktorý ovláda ovládací mechanizmus 9 tak, že striedavo otvára a zatvára prívod plynovej zmesi doAnother functional mode of interest to the operation of the invention is a mode called "intermittent". This mode is triggered by the control means 10 when the flow rate Q is lower than the threshold flow rate Qs, i. when the required power Pdem is lower than the minimum power Pmin of the burner. In this case, the control means 10 comprises a circuit breaker of known type which controls the actuating mechanism 9 so as to alternately open and close the gas mixture supply to the
946/B horáku 5 a teda ho necháva prechádzať striedavo z nulového výkonu na výkon P väčší alebo rovný minimálnemu výkonu Pmin horáku 5 a s výhodou rovný Pmin.946 / B of the burner 5, and thus allows it to alternate from zero power to a power P greater than or equal to the minimum power Pmin of the burner 5 and preferably equal to Pmin.
Tento funkčný režim tak dovoľuje dosiahnuť po celú dobu, kedy je čerpané prietokové množstvo Q nižšie ako je prahové prietokové množstvo, stredný výkon Pmoy (výkon vypočítaný súčtom dvojitých integrálov vyšrafovaných plôch krivky na obr. 5 a 6) nižší ako je minimálny výkon Pmin horáku a v podstate rovný požadovanému výkonu Pdem. To potom vyvoláva menší ohrev pre akýkoľvek čerpaný prietok nižší ako je prahové prietokové množstvo Qs.Thus, this mode of operation allows the mean power Pmoy (the power calculated by the sum of the double integrals of the shaded areas of the curve in Figures 5 and 6) to be lower than the minimum power Pmin of the burner during the period when the flow rate Q is lower than the threshold flow rate. substantially equal to the required power Pdem. This then induces less heating for any pumped flow rate below the threshold flow rate Qs.
Obr. 5 znázorňuje zmenu výkonu P horáku v závislosti od času pre čerpané prietokové množstvo Q (premenlivé alebo nepremenlivé v čase) stále nižšie ako je prahové prietokové množstvo Qs. Ako je zrejmé, mení sa výkon stupňovým alebo prerušovaným spôsobom medzi nulovým výkonom a výkonom väčším alebo rovným minimálnemu výkonu horáku (čiarkovaná čiara). Hodnota tohto výkonu P väčšia ako je minimálny výkon Pmin alebo rovná minimálnemu výkonu Pmin môže byť premenlivá alebo nepremenlivá po celú dobu, čo sa prietokové množstvo Q nemení (pričom zostáva pod prahovým prietokovým množstvom).Fig. 5 shows the change in burner power P versus time for the pumped flow rate Q (variable or non-changeable over time) still below the threshold flow rate Qs. As can be seen, the power varies in a staged or intermittent fashion between zero power and power greater than or equal to the minimum burner power (dashed line). A value of this power P greater than or equal to the minimum power Pmin may be variable or non-variable all the time, which does not change the flow rate Q (while remaining below the threshold flow rate).
S výhodou je tento výkon P väčší ako minimálny výkon Pmin alebo rovný minimálnemu výkonu Pmin, zhodný po celú dobu trvania, po ktorú je konštantný a zvyšuje sa alebo znižuje v podstate so zmenou čerpaného prietokového množstva Q. Je však možné iné riešenie. Napríklad je možné fixovať výkon P tak, že je vyšší alebo rovný minimálnemu prietoku, na určitej hodnote bez ohľadu na prietokové množstvo Q (stále nižšie ako Qs) a meniť doby, po ktoré bude horák fungovať na tomto výkone, v závislosti od výchylky čerpaného prietokového množstva, ako je znázornené na obr. 6. Bez ohľadu na stanovený funkčný režim počas celej doby, po ktorú je čerpané prietokové množstvo Q nižšie ako prahové prietokové množstvo Qs, je výsledný stredný výkon Pmoy, vypočítaný pomocou súčtu dvojitých integrálov šráfovaných oblastí z obr. 5, stále nižší ako je minimálny výkon Pmin a je v podstate rovný výkonu Pdem, požadovanému u horáku pre uvažované čerpané prietokové množstvo Q.Preferably, this power P is greater than or equal to the minimum power Pmin, equal to the minimum power Pmin, for the entire duration for which it is constant and increases or decreases substantially with a change in the flow rate Q being pumped. For example, it is possible to fix the power P so that it is greater than or equal to the minimum flow rate at a certain value regardless of the flow rate Q (still lower than Qs) and vary the times the burner will operate at this output depending on the variation of the pumped flow rate. amounts as shown in FIG. 6. Irrespective of the established mode of operation during the entire time that the flow rate Q is pumped below the threshold flow rate Qs, the resulting mean power Pmoy, calculated using the sum of the double integrals of the shaded areas of FIG. 5, still below the minimum power Pmin and is substantially equal to the power Pdem required of the burner for the pumped flow rate Q to be considered.
Tým, že sa optimálnym spôsobom prispôsobuje horák čerpanému prietokovému množstvu Q, je možné dosiahnuť stále počas doby, kedy je kvapalinaBy optimally adapting the burner to the pumped flow rate Q, it is possible to achieve the same time as the liquid
946/B čerpaná s prietokovým množstvom Q nižším ako je prahové prietokové množstvo Qs, stredný výkon Pmoy o niečo nižší ako je minimálny výkon. Stačí na dlhšiu dobu uzatvoriť napájanie horáku 5 a otvoriť ho na veľmi krátky okamih na výkon P väčší alebo rovný minimálnemu výkonu Pmin, aby sa získal uvedený stredný výkon. Bez toho, aby bolo potrebné udať hodnotu, bude zrejmé, že vynález dovoľuje získať výkon nižší ako je minimálny výkon, i keď horák teoreticky nemôže takýto výkon poskytnúť z dôvodov nevyhnutných podmienok spojených s kvalitou a stabilitou plameňa alebo znečisťovania ovzdušia a prípadne zanášania horákov.946 / B pumped with a flow rate Q lower than the threshold flow rate Qs, the mean power Pmoy is slightly lower than the minimum power. It is sufficient for a long time to shut off the power to the burner 5 and open it for a very short time to a power P greater than or equal to the minimum power Pmin in order to obtain said mean power. Without being required to indicate a value, it will be understood that the invention allows power to be obtained below the minimum power, although the burner cannot theoretically provide such power because of the necessary conditions associated with flame quality and stability or air pollution and possibly burner fouling.
Obr. 6 znázorňuje variant voči obr. 5, ukazujúci zmenu výkonu P v závislosti od času, a to stále pre čerpané prietokové množstvo Q (premenlivé alebo konštantné) nižšie ako prahové prietokové množstvo Qs. Je známe, že nie je potrebné, aby sa teplota čerpanej kvapaliny menila príliš výrazne okolo nastavenej teploty, lebo toto vytvára určitý nedostatok komfortu, ku ktorému už dochádza u zariadení podľa známeho stavu techniky (značné kolísanie teploty vody vyplývajúce zo zlej regulácie). Ak sa nechá totiž kolísať výkon horáku medzi nulovým výkonom a výkonom, ktorý je vyšší alebo rovný príliš veľkému minimálnemu výkonu, riskuje sa príliš silný ohrev kvapaliny v určitých obdobiach. Je teda potrebné znížiť výchylku výkonu P medzi nulovým výkonom a výkonom, ktorý je väčší alebo rovný minimálnemu výkonu, aby sa znížili výchylky teploty kvapaliny na výtoku.Fig. 6 shows a variant of FIG. 5, showing the variation in power P over time, still for the pumped flow rate Q (variable or constant) lower than the threshold flow rate Qs. It is known that the temperature of the pumped liquid does not need to vary too greatly around the set temperature, as this creates a certain lack of comfort already experienced in prior art devices (considerable variation in water temperature resulting from poor control). Indeed, if the burner power is allowed to vary between zero power and a power that is greater than or equal to too low a minimum power, too much heating of the liquid is at risk in certain periods. Thus, it is necessary to reduce the variation in power P between zero power and power that is greater than or equal to the minimum power in order to reduce the variations in the temperature of the liquid at the outlet.
Zvolí sa tak menenie výkonu horáku iba medzi nulovým výkonom a jeho minimálnym výkonom Pmin a menenie čerpaného prietokového množstva Q (pričom jeho hodnota stále zostáva pod Qs). Ak sa zvyšuje prietokové množstvo Q, stačí zvýšiť doby, po ktoré je horák zapálený na jeho minimálny výkon (alebo skrátiť doby, po ktoré je horák zhasnutý) a naopak ich skrátiť, keď sa čerpané množstvo Q znižuje. Pomocou rovnakého integračného výpočtu, ako v predchádzajúcom prípade, sa tak získa výsledný stredný výkon Pmoc, nižší ako je minimálny výkon Pmin a v podstate rovný požadovanému výkonu Pdem. Výhodou takéhoto riešenia je, že sa vylúči potreba ohrevu kvapaliny na zbytočne vysokú teplotu, čo vyvoláva straty energie a škodí funkcii horáku (dlhodobej spoľahlivosti, zvýšenému hluku v dôsledku vyššieho prívodu plynovej zmesi).In this way, the burner power is changed only between zero power and its minimum power Pmin and the pumped flow rate Q (while still remaining below Qs). If the flow rate Q is increased, it is sufficient to increase the time for which the burner is ignited to its minimum output (or to shorten the time for which the burner is off) and vice versa to shorten it as the pumped amount Q decreases. By means of the same integration calculation as in the previous case, the resultant mean power Pmoc is thus obtained, lower than the minimum power Pmin and substantially equal to the required power Pdem. The advantage of such a solution is that the need to heat the liquid to an unnecessarily high temperature is avoided, causing energy loss and damaging the burner function (long-term reliability, increased noise due to higher gas mixture supply).
946/B946 / B
V obidvoch prípadoch regulačný prostriedok 10 riadi v závislosti od kolísania výtokovej teploty vzhľadom k nastavenej teplote frekvencie prechodu z nulového výkonu na výkon, ktorý je väčší alebo rovný minimálnemu výkonu, ako i doby, po ktoré zostáva horák na každom z týchto výkonov, a to pomocou vradeného prerušovača. Toto riadenie dovoľuje, ako je popísané vyššie, sa prispôsobiť výchylkám prietokového množstva Q v čase.In both cases, the control means 10 controls, depending on the fluctuation of the outlet temperature with respect to the set temperature of the frequency of transition from zero power to power greater than or equal to the minimum power, as well as the time for which the burner remains at each power. vradeného interrupter. This control allows, as described above, to adapt to variations in the flow rate Q over time.
Nižšie uvedená tabuľka dobre ilustruje zaujímavé výsledky, ktoré sa dajú získať spôsobom podľa vynálezu pre malé čerpané prietokové množstvá Q.The table below illustrates the interesting results obtainable by the process of the invention for small pumped flow rates Q.
Ako je zrejmé, je nastavená teplota Tcons takmer dosiahnutá, až na niekoľko stupňov (max. 3 °C) po celú dobu kolísania (v podstate zodpovedajúcej dobe čerpania), a to i pre malé čerpacie prietokové množstvá (prietoky) Q. Kolísania teploty zostávajú malé (5 až 7 °C) a sú silne tlmené vedením v potrubí, vzhľadom k ich vysokej častosti, čo badateľne znižuje komfort použitia, a vylučuje potrebu nákladných zariadení, ako zmiešavacie batérie, pričom cena súčiastok (prerušovač, ) čidlá, bistabilné relé alebo obvod PID) je relatívne malá, pretože sú rozšírené a bežné.As can be seen, the set temperature Tcons is almost reached, up to a few degrees (max. 3 ° C) throughout the fluctuation (essentially corresponding to the pumping time), even for small pumping flow rates (flows) Q. Temperature fluctuations remain small (5 to 7 ° C) and are strongly attenuated in the pipeline due to their high frequency, which noticeably reduces the comfort of use, and eliminates the need for costly devices such as mixer batteries, while the cost of components (breaker,) sensors, bistable relay or PID circuit) is relatively small because they are widespread and common.
946/B946 / B
Vynález sa samozrejme neobmedzuje na vyššie popísané vyhotovenia. V prerušovanom režime sa tak bude môcť rozdiel výkonu medzi nulovým výkonom a výkonom vyšším ako je minimálny výkon alebo rovným minimálnemu výkonu realizovať prechodom cez viac zdržiavacích stupňov (teda bez „skokov,,, ale skôr súvislou premenou) pre výkony vyššie ako je minimálny výkon od okamihu, kedy stredný výkon zostáva nižší ako je minimálny výkon.Of course, the invention is not limited to the embodiments described above. In intermittent mode, the power difference between zero power and power greater than or equal to the minimum power can be accomplished by passing through multiple delay stages (ie without "jumps" but rather continuous conversion) for power higher than the minimum power from when the mean power remains below the minimum power.
Zariadenie tak môže byť riešené odlišne a môže hlavne obsahovať primárny okruh, v ktorom cirkuluje prvá kvapalina, ohrievaná horákom a druhý okruh, v ktorom cirkuluje druhá ohrievaná kvapalina, obsahuje výmenník tepla, dovoľujúci ohrievať pomocou prvej kvapaliny druhú kvapalinu. V tomto prípade je čerpaná kvapalina (druhá kvapalina) ohrievaná horákom nepriamo, ale spôsob zostáva rovnaký, t. j. výkon horáku sa mení v závislosti od prietokového množstva druhej kvapaliny a hlavne regulačný mechanizmus umožní horáku fungovať prerušovane alebo plynulo v závislosti od hodnoty prietokového množstva vzhľadom k prahovému prietokovému množstvu, ktorému zodpovedá minimálny výkon horáku.Thus, the device may be designed differently and may in particular comprise a primary circuit in which the first liquid heated by the burner circulates, and the second circuit in which the second heated liquid circulates comprises a heat exchanger allowing the second liquid to be heated by the first liquid. In this case, the pumped liquid (second liquid) is heated indirectly by the burner, but the method remains the same, i. j. the burner output varies depending on the flow rate of the second liquid, and in particular the control mechanism allows the burner to operate intermittently or continuously depending on the flow rate value relative to the threshold flow rate corresponding to the minimum burner output.
Horák môže pracovať s iným typom zmesi paliva a plynu podporujúceho horenie, ako je zmes vykurovacieho oleja a vzduchu.The burner may operate with a different type of fuel-promoting gas mixture, such as a mixture of fuel oil and air.
Teplotné čidlá môžu konečne byť nahradené čidlom prietokového množstva (stále známeho typu), hlavne skrutkovnicového alebo turbínového typu, umiestneného na vstupe ohrievacieho priestoru na meranie prietokového množstva Q a pripojeného k regulačnému prostriedku 10, i keď je tento typ čidla nákladnejší.Finally, the temperature sensors may be replaced by a flow rate sensor (still known type), in particular a helical or turbine type, located at the inlet of the flow rate measuring space Q and connected to the control means 10, although this type of sensor is more expensive.
Claims (9)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9707230A FR2764674B1 (en) | 1997-06-11 | 1997-06-11 | METHOD AND ASSOCIATED DEVICE FOR REGULATING THE TEMPERATURE OF A FLUID HEATED BY A BURNER |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SK77898A3 true SK77898A3 (en) | 1999-04-13 |
Family
ID=9507850
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SK778-98A SK77898A3 (en) | 1997-06-11 | 1998-06-10 | Method and device for controlling the leaving temperature of a fluid heated by a burner |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0884532B1 (en) |
| AT (1) | ATE208881T1 (en) |
| CZ (1) | CZ293688B6 (en) |
| DE (1) | DE69802468T2 (en) |
| DK (1) | DK0884532T3 (en) |
| ES (1) | ES2167849T3 (en) |
| FR (1) | FR2764674B1 (en) |
| HU (1) | HU221671B1 (en) |
| PT (1) | PT884532E (en) |
| SK (1) | SK77898A3 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU1433201A (en) * | 1999-10-18 | 2001-04-30 | Allen Olson | Electronic gas cooktop control with simmer system and method thereof |
| US20080318173A1 (en) * | 2006-01-02 | 2008-12-25 | Peter Schaller | Heating Burner |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR910000677B1 (en) * | 1985-07-15 | 1991-01-31 | 도오도오 기기 가부시기가이샤 | Multiple-purpose instantaneous gas water heater |
| JPH03282116A (en) * | 1990-03-30 | 1991-12-12 | Toto Ltd | Combustion control method for hot water feeder |
| JP3130413B2 (en) * | 1993-09-01 | 2001-01-31 | 東京瓦斯株式会社 | Water heater deterioration detection device |
| JPH07145930A (en) * | 1993-11-22 | 1995-06-06 | Harman Co Ltd | Hot water supplying apparatus |
| FR2741939B1 (en) * | 1995-12-01 | 1998-02-20 | Gaz De France | INSTALLATION FOR PRODUCING DOMESTIC HOT WATER BY GAS BOILER AND METHOD FOR CONTROLLING THE TEMPERATURE OF DOMESTIC HOT WATER IN SUCH AN INSTALLATION |
-
1997
- 1997-06-11 FR FR9707230A patent/FR2764674B1/en not_active Expired - Fee Related
-
1998
- 1998-04-16 EP EP98400940A patent/EP0884532B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-04-16 AT AT98400940T patent/ATE208881T1/en not_active IP Right Cessation
- 1998-04-16 ES ES98400940T patent/ES2167849T3/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-04-16 DK DK98400940T patent/DK0884532T3/en active
- 1998-04-16 DE DE69802468T patent/DE69802468T2/en not_active Expired - Fee Related
- 1998-04-16 PT PT98400940T patent/PT884532E/en unknown
- 1998-06-10 SK SK778-98A patent/SK77898A3/en unknown
- 1998-06-10 CZ CZ19981813A patent/CZ293688B6/en not_active IP Right Cessation
- 1998-06-10 HU HU9801314A patent/HU221671B1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| HUP9801314A3 (en) | 2002-06-28 |
| EP0884532B1 (en) | 2001-11-14 |
| CZ181398A3 (en) | 1999-02-17 |
| EP0884532A1 (en) | 1998-12-16 |
| HU9801314D0 (en) | 1998-08-28 |
| HUP9801314A2 (en) | 2000-12-28 |
| FR2764674B1 (en) | 1999-07-16 |
| PT884532E (en) | 2002-04-29 |
| CZ293688B6 (en) | 2004-07-14 |
| HU221671B1 (en) | 2002-12-28 |
| DK0884532T3 (en) | 2002-01-21 |
| DE69802468D1 (en) | 2001-12-20 |
| ES2167849T3 (en) | 2002-05-16 |
| FR2764674A1 (en) | 1998-12-18 |
| DE69802468T2 (en) | 2002-05-02 |
| ATE208881T1 (en) | 2001-11-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8165726B2 (en) | Water heater energy savings algorithm for reducing cold water complaints | |
| CA2562312C (en) | Energy saving water heater | |
| EP2171360B1 (en) | Control of hot water | |
| JP6822128B2 (en) | Combustion device | |
| SK77898A3 (en) | Method and device for controlling the leaving temperature of a fluid heated by a burner | |
| JP3533799B2 (en) | Water heater | |
| JP2004226035A (en) | Combustion apparatus and hot-water supply device | |
| JP5804902B2 (en) | Water heater | |
| RU2821666C1 (en) | Flow gas water heater for several points of distribution | |
| CN215951754U (en) | Gas water heater | |
| JPH01203844A (en) | Hot-water apparatus | |
| JPH09101059A (en) | Hot-water supply system | |
| JP2022025434A (en) | Combustion device and water heater | |
| CN114636248B (en) | Gas water heater with scalding prevention function and control method thereof | |
| JP2803367B2 (en) | Hot water mixing equipment | |
| JP2820583B2 (en) | Water heater temperature control device | |
| JP3854700B2 (en) | Hot water control device for hot water heater of bypass mixing system | |
| JPH102609A (en) | Hot-water supply apparatus | |
| JP3271830B2 (en) | Water heater and method for setting initial water flow of water control valve | |
| JP3308349B2 (en) | Initial water flow correction setting method of water flow control valve in water heater | |
| JP2004353990A (en) | Gas combustion equipment | |
| JP3798142B2 (en) | Combustion equipment | |
| JPH052893B2 (en) | ||
| CN114857781A (en) | Gas water heater | |
| JPH0240933B2 (en) |