EP-4279811-B1 - METHOD FOR OPERATING A HEATING DEVICE, COMPUTER PROGRAM, CONTROL AND CONTROL DEVICE, HEATING DEVICE AND USE OF A DETERMINED ELECTRICAL RESISTANCE

Inventors

• HAHN, MARCO
• FISCHER, CHRISTIAN
• Heitmann, Jan
• Tomczak, Heinz-Jörg
• Wölfl, Carsten
• Nettingsmeier, Tim

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20230510

Claims (8)

1. Method for operating a heating appliance (1) with a burner (3) to which a mixture of combustion air and fuel gas is supplied, and for controlling the combustion air ratio of the mixture on the basis of a signal from a resistance-based flame temperature sensor (6), comprising at least the following steps: a) measuring the electrical resistance of the flame temperature sensor (6) when the burner (3) of the heating appliance (1) is switched off, b) determining a deviation (16) between the electrical resistance determined in step a) and an electrical resistance of the flame temperature sensor (6) assumed for the control of the combustion air ratio, c) determining a scaling of the electrical resistance of the flame temperature sensor (6) which compensates for the deviation (16) determined in step c), and d) operating the heating appliance (1) with the electrical resistance of the flame temperature sensor (6) scaled in this way.
2. Method according to claim 1, wherein the resistance-based flame temperature sensor (6) is a hot surface igniter.
3. Method according to one of the preceding claims, wherein steps a), b) and c) are repeated several times, whereby the flame temperature sensor (6) is subjected to different electrical powers in step a) and the electrical resistance of the flame temperature sensor (6) is determined in each case, and a function of the deviation (16) is determined in step b) and a function of the scaling is determined in step c).
4. Method according to one of the preceding claims, wherein further operating parameters of the heating appliance (1) are included in the determination of the scaling in step c) or the determination of the deviation (16) in step b).
5. Method according to claim 4, wherein the further operating parameters are selected from the following group: an ambient temperature, a temperature in the supply air of the heating appliance (1), a mass flow in an air supply or a mixture channel of the heating appliance (1), a temperature in a flow and/or a return of the heating appliance (1).
6. Control and regulation device (7) for a heating appliance (1), wherein the heating appliance (1) is designed to combust a mixture of combustion air and fuel gas and comprises a resistance-based flame temperature sensor (6), wherein the control and regulation device (7) is designed to cause the heating appliance (1) to perform the method steps according to one of claims 1 to 5.
7. Heating appliance (1) designed to combust a mixture of combustion air and combustible gas, comprising a burner (3), a resistance-based flame temperature sensor (6) and a control and regulation device (7) according to claim 6.
8. Computer programme comprising instructions that cause the heating appliance of claim 7 to perform the steps of the method according to one of claims 1 to 5.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Heizgerätes, ein Computerprogramm, ein Regel- und Steuergerät und ein Heizgerät. Gasbetriebene Heizgeräte weisen häufig eine Regelung des Verbrennungsluftverhältnisses (Lambda) basierend auf einer Messung des lonisationsstromes der Flamme auf. So kann ein gemessener Flammenwiderstand einer Gasflamme einen Rückschluss auf ein vorliegendes Verbrennungsluftverhältnis ermöglichen und somit zur Regelung desselben herangezogen werden. Bei mit Wasserstoff betriebenen Heizgeräten treten in der Flamme jedoch nicht ausreichend freie Ladungsträger auf, so dass eine robuste Auswertung des lonisationsstromes häufig nicht möglich erscheint. Daher werden zur Regelung des Verbrennungsluftverhältnisses wasserstoffbetriebener Heizgeräte andere Parameter/ Messverfahren zur Regelung und Überwachung einer Wasserstoffflamme herangezogen. Bekannt ist hierzu beispielsweise ein Erfassen der von einer Flamme emittierte UV- (Ultraviolett-) Strahlung, das jedoch mit hohen Kosten verbunden ist und anfällig für Verschmutzungen ist. Alternativ wird in der DE 10 2004 065 716 A1 ein Verfahren zur Regelung einer Feuerungseinrichtung vorgeschlagen, bei der eine Temperatur des Brenners einbezogen wird. Problematisch hierbei erscheint ein Auftreten eines Sensordrifts des eingesetzten Temperatursensors. Dieses ist aufgrund von Alterungseffekten, beispielsweise verursacht durch Oxidation, nahezu unausweichlich. Ein Sensordrift ist eine langsame Veränderung des Sensorsignals bei gleichbleibenden Messbedingungen und verursacht somit einen Fehler der Regelung des Heizgerätes, der mit einer unsauberen Verbrennung und geminderter Effizienz des Heizgerätes einhergeht. Die DE 196 22 126 A1 schlägt ein Verfahren zur Zünd- oder Flammenüberwachung in einem Fahrzeugheizgerät vor, bei dem abhängig von einem Zeitwert und/ oder einem Temperaturwert eine Messung der Widerstandwerte der im Signalpfad liegenden Komponenten erfolgt, und der ermittelte Gesamtwert als Referenzwert in einem Speicher abgelegt und bei der Messung im Rahmen der Flammenüberwachung einbezogen wird. Dieses Verfahren ist für einen Sensor zur Verbrennungsregelung jedoch nicht ausreichend präzise. Die DE 198 58 994 A1 beschreibt ein Regelverfahren für einen gasbeheizten Wassererhitzer, bei dem nach dem Stillsetzen des Gasbrenners eine Kalibrierung eine Kalibrierung von Temperatursensoren erfolgt. Diese kann einen alterungsbedingten Signaldrift der Temperatursensoren ausgleichen. Für Temperatursensoren, die zur Verbrennungsregelung genutzt werden, ist auch dieses Verfahren nicht ausreichend präzise. Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben eines Heizgerätes, ein Computerprogramm, ein Regel- und Steuergerät und ein Heizgerät vorzuschlagen, die die geschilderten Probleme des Standes der Technik zumindest teilweise überwinden. Insbesondere soll ein einfaches und kostengünstig durchführbares Verfahren zum Betreiben eines Heizgerätes mit einer Regelung des Verbrennungsluftverhältnisses unter Einbeziehung eines Temperatursignals der Flamme angegeben werden, dass eine dauerhaft präzise Regelung ermöglicht. Zudem soll das Verfahren dazu geeignet sein, zumindest teilweise, automatisiert durchgeführt zu werden. Diese Aufgaben werden gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der hier vorgeschlagenen Lösung sind in den unabhängigen Patentansprüchen angegeben. Es wird darauf hingewiesen, dass die in den abhängigen Patentansprüchen aufgeführten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller, Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden. Hierzu trägt ein Verfahren zum Betreiben eines Heizgerätes mit einem Brenner bei, wobei dem Brenner ein Gemisch aus Verbrennungsluft und Brenngas zugeführt wird, und eine Regelung das Verbrennungsluftverhältnis des Gemisches anhand eines Signal eines widerstandsbasierten Flammentemperatursensors regelt bzw. einstellt , umfassend zumindest die folgenden Schritte: a) messtechnisches Ermitteln eines elektrischen Widerstandes des Flammentemperatursensors bei ausgeschaltetem Brenner des Heizgerätes,b) Ermitteln einer Abweichung des in Schritt a) ermittelten Widerstandes zu einem für die Regelung des Verbrennungsluftverhältnisses angenommenen elektrischen Widerstand des Flammentemperatursensors,c) Ermitteln einer Skalierung des elektrischen Widerstandes des Flammentemperatursensors, die die in Schritt c) ermittelte Abweichung ausgleicht, undd) Betreiben des Heizgerätes mit dem derart skalierten elektrischen Widerstand des Flammentemperatursensors. Die Schritte a), b), c) und d) können bei einem regulären Betriebsablauf mindestens einmal in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt werden. E