EP-4737801-A1 - METHOD FOR OPERATING A HEATING DEVICE, COMPUTER PROGRAM AND HEATING DEVICE

Abstract

Vorgeschlagen wird ein Verfahren zum Betreiben eines Heizgerätes (1) aufweisend eine Fördereinrichtung (2) zum Fördern eines Verbrennungsgemisches aus Brenngas und Verbrennungsluft zu einem Brenner (3) und ein Gasventil (5) umfassend eine Offset-Einstellung (24) zum Steuern einer Durchflussmenge Brenngas mit einem Aktuator (25) zur Betätigung der Offset-Einstellung (24), wobei das Verfahren zumindest die folgenden Schritte umfasst: a) Initiieren einer Inbetriebnahme des Heizgeräts (1), b) Ermitteln eines virtuellen Verbrennungsluftverhältnisses λ v (t) während der Inbetriebnahme in Schritt a), c) Feststellen einer Differenz (28) zwischen dem in Schritt b) ermittelten virtuellen Verbrennungsluftverhältnis λ v (t) und einem vorgegebenen Verbrennungsluftverhältnis λ Z , d) Ermitteln eines dynamischen Offset-Wertes (29) und eines entsprechenden Stellsignals für den Aktuator (25) der Offset-Einstellung (24) des Gasventils (5), bei dessen Anwendung die in Schritt c) festgestellte Differenz (28) ausgeglichen wird, und e) Betätigen des Aktuators (25) der Offset-Einstellung (24) des Gasventils (5) mit dem Stellsignal aus Schritt d).

Inventors

• JANSEN, JAN
• Krah, Timo
• Sonnenschein, Julian

Assignees

• Vaillant GmbH

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20251016

Claims (5)

1. Verfahren zum Betreiben eines Heizgerätes (1), aufweisend eine Fördereinrichtung (2) zum Fördern eines Verbrennungsgemisches aus Brenngas und Verbrennungsluft zu einem Brenner (3) und ein Gasventil (5) mit einer Offset-Einstellung (24) zum Steuern einer Durchflussmenge Brenngas, welche einen Aktuator (25) zur Betätigung der Offset-Einstellung (24) hat, wobei das Verfahren zumindest die folgenden Schritte umfasst: a) Initiieren einer Inbetriebnahme des Heizgeräts (1), b) Ermitteln eines virtuellen Verbrennungsluftverhältnisses λ V (t) während der Inbetriebnahme in Schritt a), c) Feststellen einer Differenz (28) zwischen dem in Schritt b) ermittelten virtuellen Verbrennungsluftverhältnis λ V (t) und einem vorgegebenen Verbrennungsluftverhältnis λ Z , d) Ermitteln eines dynamischen Offset-Wertes (29) und eines entsprechenden Stellsignals für den Aktuator (25) der Offset-Einstellung (24) des Gasventils (5), bei dessen Anwendung die in Schritt c) festgestellte Differenz (28) ausgeglichen wird, und e) Betätigen des Aktuators (25) der Offset-Einstellung (24) des Gasventils (5) mit dem Stellsignal aus Schritt d).
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das virtuelle Verbrennungsluftverhältnis λ V (t) während der Inbetriebnahme in Schritt a) wie folgt ermittelt wird: a1) Erfassen eines dem Brenner (3) zugeführten Volumenstromes Verbrennungsluft V̇ Air ( t 0 ) (17) vor einem Öffnen des Gasventils (5) des Heizgerätes (1) zu einem Zeitpunkt t 0 , b1) Erfassen des Volumenstromes Verbrennungsluft V Air ( t ) (17) nach dem Öffnen des Gasventils (5) zu einem Zeitpunkt t, c1) Ermitteln eines Verhältnisses R(t) mit R t = V ˙ Air t V ˙ Air t 0 , d1) Berechnen eines virtuellen Verbrennungsluftverhältnisses λ V (t) mittels λ V t = R t A × 1 − R t , wobei der Faktor A eine Mindestluftmenge der Verbrennung des Brenngases darstellt.
3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei nach einer erfolglosen oder abgebrochenen Inbetriebnahme des Heizgerätes (1) in Schritt a) bei einer folgenden Inbetriebnahme der Volumenstrom Brenngas V̇ Gas (18) und/ oder die Offset-Einstellung (24) derart angepasst wird, dass ein Startverbrennungsluftverhältnis eingestellt wird.
4. Heizgerät (1), aufweisend eine Fördereinrichtung (2) zum Fördern eines Verbrennungsgemisches aus Brenngas und Verbrennungsluft zu einem Brenner (3), ein Gasventil (5) mit einer Offset-Einstellung (24) zum Steuern einer Durchflussmenge Brenngas, einen elektrisch ansteuerbaren Aktuator (25) zum Betätigen der Offset-Einstellung (24) des Gasventil (5) sowie ein Regel- und Steuergerät (7), eingerichtet zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche.
5. Computerprogramm (23), umfassend Befehle, die bewirken, dass ein Heizgerät (1) nach Anspruch 4 die Verfahrensschritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 ausführt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Heizgerätes, ein Computerprogramm und ein Heizgerät. Bei einer Inbetriebnahme eines Heizgerätes wird in der Regel eine Fördereinrichtung auf eine Startleistung angefahren und nach einem Erreichen derselben ein Gasventil geöffnet, das eine der Startleistung bzw. einem Startmassestrom Verbrennungsluft und einem Startverbrennungsluftverhältnis entsprechenden Massestrom Brenngas zusetzt und eine Zündeinrichtung in Betrieb genommen. Häufig wird während des Zündvorganges das Verbrennungsgemisch entsprechend einer Zündrampe kontinuierlich angefettet, also der Anteil Brenngas im Verbrennungsgemisch erhöht, wodurch das Verbrennungsluftverhältnis sinkt. Nach einem Erkennen einer Flamme durch eine Flammenüberwachung wird zumeist eine Öffnungsstellung des Gasventils um einen festen Offset-Wert geändert und das Heizgerät bzw. der Brenner geht in einen Regelbetrieb über. Ein derartiges Verfahren zur Inbetriebnahme wird in der DE 10 2006 006 964 A1 beschrieben. Dabei wird zum Zeitpunkt des Zündens mittels einer Kennlinie aus der Brennertemperatur eine Luftzahl berechnet und ein neues Startverbrennungsluftverhältnis eingestellt. Das Verfahren ist jedoch aufwendig und wenig präzise. Die DE 10 2022 133 191 A1 beschreibt ein Verfahren zur Inbetriebnahme eines Heizgeräts, bei dem ein virtuelles Verbrennungsluftverhältnis berechnet wird. Dieses Verfahren ist jedoch bei einem Heizgerät mit einem pneumatischen Gas-Luftverbund nicht anwendbar. Bei dem Betrieb des Heizgeräts können durch unterschiedliche Toleranzen, wie beispielsweise eine variierende Gasqualität, Fertigungstoleranzen des Gasventils oder auch schwankende Umweltbedingungen (Temperatur, Luftfeuchtigkeit) Abweichungen des tatsächlichen Verbrennungsluftverhältnisses von dem vorgegebenen Verbrennungsluftverhältnis auftreten, die die Effizienz der Verbrennung mindern und auch kritische Zustände wie ein Auftreten eines Flammenrückschlages begünstigen. Dies gilt insbesondere für Heizgeräte mit einem pneumatischen Gas-Luftverbund mit einer Kopplung der zugeführten Gasmenge an einen Druckabfall an einer Drosselstelle, wobei eine Korrektur der Luftzahl kaum möglich ist. Bei Heizgeräten, die mit einem wasserstoffhaltigen Brenngas betrieben werden, treten hierbei verstärkt Probleme auf, da Wasserstoff deutlich abweichende Verbrennungseigenschaften hat. Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben eines Heizgerätes, ein Computerprogramm und ein Heizgerät vorzuschlagen, die die geschilderten Probleme des Standes der Technik zumindest teilweise überwinden. Insbesondere soll die Erfindung ein stabiles und sicheres Betreiben eines Heizgerätes ermöglichen, insbesondere eines Heizgeräts mit einem pneumatischen Gas-Luftverbund. Zudem soll das Verfahren dazu geeignet sein, zumindest teilweise, automatisiert durchgeführt zu werden und möglichst geringe bauliche Veränderungen gegenüber einem Heizgerät nach dem Stand der Technik erfordern. 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 bei. Das Heizgerät weist eine Fördereinrichtung zum Fördern eines Verbrennungsgemisches aus Brenngas und Verbrennungsluft zu einem Brenner und ein Gasventil auf. Dabei umfasst das Gasventil eine Offset-Einstellung zum Steuern einer Durchflussmenge Brenngas, welche einen Aktuator zur Betätigung der Offset-Einstellung hat. Das Verfahren umfasst zumindest die folgenden Schritte: a) Initiieren einer Inbetriebnahme des Heizgeräts,b) Ermitteln eines virtuellen Verbrennungsluftverhältnisses λV(t) während der Inbetriebnahme in Schritt a),c) Feststellen einer Differenz zwischen dem in Schritt b) ermittelten virtuellen Verbrennungsluftverhältnis λV(t) und einem vorgegebenen Verbrennungsluftverhältnis λZ,d) Bestimmen eines dynamischen Offset-Wertes anhand der in Schritt c) dessen Einstellbestimmten Differenz der die in Schritt c) festgestellte Differenz minimiert bzw. kompensiert, unde) Betätigen der Offset-Einstellung des Gasventils um den in Schritt d) bestimmten dynamischen Offset-Wert. Die Schritte a), b), c), d) und e) können dabei mindestens einmal in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt werden. Das Verfahren kann insbesondere bei jeder Inbetriebnahme des Heizgeräts ausgeführt werden. Schritt e) kann insbesondere unmittelbar nach einem Erkennen einer Flamme erfolgen und kann den Übergang v