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EP4386263A1 - Method for starting up a heating device, computer program, regulating and control device and heating device - Google Patents

Method for starting up a heating device, computer program, regulating and control device and heating device Download PDF

Info

Publication number
EP4386263A1
EP4386263A1 EP23214165.5A EP23214165A EP4386263A1 EP 4386263 A1 EP4386263 A1 EP 4386263A1 EP 23214165 A EP23214165 A EP 23214165A EP 4386263 A1 EP4386263 A1 EP 4386263A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
air
combustion air
ratio
volume flow
gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23214165.5A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Andre Autermann
Andreas Reinert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vaillant GmbH
Original Assignee
Vaillant GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vaillant GmbH filed Critical Vaillant GmbH
Publication of EP4386263A1 publication Critical patent/EP4386263A1/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00Systems for controlling combustion
    • F23N5/18Systems for controlling combustion using detectors sensitive to rate of flow of air or fuel
    • F23N5/184Systems for controlling combustion using detectors sensitive to rate of flow of air or fuel using electronic means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2227/00Ignition or checking
    • F23N2227/02Starting or ignition cycles

Definitions

  • the invention relates to a method for commissioning a heating device, a computer program, a control device and a heating device.
  • Critical conditions can arise when a heater is put into operation. Examples of such critical conditions can be hard ignition, a deflagration or a flashback, i.e. a flame spread during a start-up or ignition process from the burner into a feed line for the mixture of fuel gas and combustion air. This can cause damage to the heater.
  • a deflagration or a flashback i.e. a flame spread during a start-up or ignition process from the burner into a feed line for the mixture of fuel gas and combustion air. This can cause damage to the heater.
  • hydrogen hydrogen
  • the probability of such critical conditions occurring is considerably higher, as the significantly higher flame speed, volatility and low density of hydrogen mean that it is much less likely to repeat itself during a start-up process. Delayed ignition and excessive gas output are particularly critical in this case.
  • the first start-up of a cold heater can usually be particularly difficult.
  • the EP 3 992 529 A1 It is proposed to use a pilot flame with its own fuel supply to ignite a main burner, the function of which can be monitored by a sensor and which is also arranged in such a way that the pilot flame cannot be extinguished by air escaping from the main burner.
  • a pilot flame with its own fuel supply to ignite a main burner, the function of which can be monitored by a sensor and which is also arranged in such a way that the pilot flame cannot be extinguished by air escaping from the main burner.
  • the EN 10 2019 121 973 A1 It is proposed to arrange a catalyst material in the heater, in particular in the gas-air mixture flow. Due to its properties, the catalyst material can provide the necessary activation energy to start combustion without additional thermal energy, such as an ignition spark or a pilot flame. This solution also involves a lot of effort and expense.
  • a method for determining a fuel type is proposed, which can be carried out during commissioning of a heater.
  • a parameter can be recorded that allows a conclusion to be drawn about the air flow that is supplied to the heater.
  • the recorded parameter can be compared with a reference value in order to determine the fuel type.
  • the poor repeatability of commissioning described above when using hydrogen as a fuel cannot reduce this method.
  • the object of the invention to propose a method for starting up a heating device, a computer program, a control and regulating device and a heating device which at least partially overcome the problems of the prior art described.
  • the invention is intended to enable a safe starting up of a heating device, in particular a heating device operated with hydrogen.
  • the method should be suitable for being carried out at least partially automatically and require as few structural changes as possible compared to a state-of-the-art heating device.
  • Steps a), b), c) and d) can be carried out at least once in the order given.
  • steps b) to c) or d) can be carried out permanently (permanently repeated) or at regular intervals during commissioning.
  • the method is used in particular for the safe commissioning or ignition of a heating device, in particular a heating device operated with hydrogen or a mixture containing hydrogen as fuel.
  • the procedure can be carried out during commissioning prior to an ignition process in order to avoid critical conditions.
  • the heating device can comprise at least one heat generator, in particular a gas condensing boiler, which releases heat energy by burning a fuel and can transfer it to a heating circuit via at least one heat exchanger, wherein consumers of the heating circuit can be connected to the heating device via a flow and a return.
  • the exhaust gases produced during combustion can be fed to an exhaust system via an exhaust duct of the heating device.
  • a circulation pump can be set up in the heating circuit to circulate a heat transfer medium (heating water), wherein heat transfer medium heated via a heating flow can be fed to consumers, such as convectors or surface heating systems, and can be returned to the heat generator or the at least one heat exchanger via a heating return.
  • the heater can have a conveying device, in particular a fan, which can supply a mixture of combustion air and fuel (hydrogen) to a burner of the heater arranged in a combustion chamber.
  • Combustion air can refer to the air flow conveyed by the conveying device, regardless of whether this is actually fed to combustion or is conveyed, for example, during commissioning, when starting up the conveying device or during flushing processes.
  • the conveying device can comprise a power control, in particular a speed controller.
  • the heater can form a pneumatic gas-air connection in which a mass flow of combustion air is added to a mass flow of combustion air in accordance with a negative pressure (control pressure) of a throttle point, such as a Venturi nozzle, so that a predefined (predetermined) combustion air ratio (air ratio, lambda) can be set.
  • the heater can alternatively have an electronic gas-air connection in which which can be used to draw conclusions about the flames and the combustion air ratio (also known as lambda or air ratio) based on a signal from a flame monitor, so that it can be regulated.
  • the heater can be set up in particular to burn hydrogen as a fuel or a (fuel) mixture containing hydrogen.
  • the mixture can have a hydrogen content of at least 80% or at least 90%.
  • the heater can also have a flame monitor.
  • An ionization electrode is often used for this, which can use an ionization current from the flame to detect it.
  • this principle cannot be used robustly with a hydrogen flame, as significantly fewer free charge carriers are produced when hydrogen is burned.
  • other methods are often used in hydrogen-powered heaters, such as detecting the electromagnetic radiation emitted by the flame, in particular infrared (IR) and/or UV (ultraviolet) radiation, or detecting the flame temperature.
  • IR infrared
  • UV ultraviolet
  • Commissioning of a heater can proceed as follows. First, for example, a control device of the heater can start a conveyor, which is usually designed as a fan, to a specified starting power or starting speed. After reaching the specified starting power or starting speed, a purge phase with a specified period of time can follow, in which the mass flow of combustion air can stabilize in the flow path. At the specified starting power or starting speed, a starting mass flow of combustion air ⁇ Air ( t 0 ) is established. Now a flow rate of fuel (starting mass flow or starting volume flow of fuel) specified for the starting power or starting speed can be supplied by setting a gas valve to a corresponding opening position. is driven.
  • the volume flow of combustion air can decrease continuously over time t and the supplied volume flow of fuel gas V ⁇ Gas can increase inversely proportionally until a predetermined combustion air ratio ⁇ is established and an ignition process can be initiated.
  • the described process of starting up a heater can be carried out in particular by a control and regulating device of a heater.
  • a volume flow of combustion air V ⁇ Air ( t 0 ) supplied to the burner can be recorded at a time to before a gas valve of the heater is opened.
  • the volume flow of combustion air supplied corresponds in particular to the volume flow of combustion air delivered at the starting power or the starting speed of the delivery device.
  • the volume flow of combustion air can also be understood as the delivery volume flow of the delivery device.
  • the recorded combustion air volume flow V ⁇ Air ( t 0 ) can be stored in an electronic data storage device, for example a memory of the control unit.
  • the volume flow of combustion air V Air ( t ) can be recorded during the opening or after the opening of the gas valve at a time t .
  • the time t can be a predetermined period after the time t 0 .
  • the volume flow of combustion air V ⁇ Air ( t ) can be recorded continuously or over a predetermined recording period, wherein the recording period is at least partially parallel to the opening process of the gas valve and/or the fully opened gas valve.
  • the combustion air volume flow V ⁇ Air ( t 0 ) and/or the combustion air volume flow V ⁇ Air ( t ) can be detected by means of a flow sensor (a mass flow or volume flow sensor) which can be or is arranged in a combustion air supply of the heater, for example in a silencer of a combustion air supply.
  • a flow sensor a mass flow or volume flow sensor
  • a (gaseous) volume flow can be easily converted into a mass flow and vice versa. This can be done approximately by multiplying with a conversion factor or by making a precise conversion with knowledge of the state parameters of the gas flow to be measured, in particular the density, temperature and pressure.
  • a reference in this document to a mass flow can therefore always be understood as a reference to a volume flow and vice versa.
  • a conclusion can be drawn about the combustion air ratio at time t.
  • the determined R(t) can be compared, for example, with a predetermined reference range of R(t) and the combustion at time t can be evaluated.
  • step e) an evaluation of the virtual combustion air ratio ⁇ V(t) take place.
  • the factor A represents the minimum air requirement for the combustion of the fuel gas, also known as the stoichiometric air requirement, i.e. the volume of combustion air required to burn one cubic meter of fuel gas, assuming that the combustion air has an oxygen content of 21 percent [%]. Knowing the chemical composition of the fuel, the minimum air requirement A can therefore be calculated.
  • the factor A (the minimum air requirement for combustion) is 2.381 for hydrogen (100%), 9.52 for (100%) methane, 23.8 for (100%) propane and 31 for (100%) butane.
  • the factor A (the minimum air requirement) can be stored for this purpose, for example, in a memory of the control unit of the heater, e.g. an average value for the gases in a gas family.
  • the minimum air requirement A could also be determined, for example from a commissioning procedure and/or with the help of other control circuits of the heater.
  • the minimum air requirement A can be determined knowing the combustion air ratio during operation.
  • An alternative possibility could be to reduce the combustion air ratio from a non-ignitable range (thus increasing the proportion of fuel in the combustion mixture) until successful ignition takes place and thus determine an R(t) for the leanest ignitable mixture. Knowing a lambda limit of the ignition device (i.e. the maximum lambda (combustion air ratio) with which ignition is possible), the minimum air requirement A could be calculated using the determined R(t).
  • an evaluation of the virtual combustion air ratio ⁇ V (t) could take place in a step e).
  • the evaluation is carried out in particular with a view to determining a critical start-up and uses the virtual combustion air ratio ⁇ V (t) and/or a gradient of the virtual combustion air ratio ⁇ V (t) for this purpose.
  • the gradient G(t) of the virtual combustion air ratio ⁇ V (t) can be the increase in the virtual combustion air ratio ⁇ V (t) determined by a mathematical derivation.
  • the fact that a virtual combustion air ratio ⁇ V (t) that is too low can indicate potentially occurring critical conditions of the heater could be taken into account in the evaluation according to step e).
  • an abort of an ignition process could be considered if the virtual combustion air ratio ⁇ V (t) is too low.
  • a virtual combustion air ratio ⁇ V (t) that is too high can hardly lead to critical conditions and an abort for safety reasons does not have to take place; the ignition attempt can be continued until it is terminated (by the end of the safety time or by flame formation).
  • a virtual combustion air ratio ⁇ VP (t) can be determined from RP(t).
  • a comparison of the ratios R(t) and RP(t) and/or the virtual combustion air ratios ⁇ V (t) and ⁇ VP (t) and an evaluation of the comparison results can be carried out.
  • the virtual combustion air ratio ⁇ V (t) or the gradient G(t) determined in step d) can be compared with a (respective) reference range. Leaving the reference range can indicate a critical state during commissioning, in particular a critical combustion air ratio ⁇ .
  • the reference range can be defined by an upper and a lower limit value, with a virtual combustion air ratio ⁇ V (t) greater than the upper limit value and/or less than the lower limit value indicating a potentially critical state during commissioning. particularly in conjunction with delayed ignition.
  • a combustion air ratio that is too low means a lower flame speed and lower performance and can therefore lead to slower or no flame formation during an ignition process.
  • the reference range can also be a limit value, which, if exceeded or not, can indicate a critical condition. In particular, falling below the limit value can be critical, as this can indicate a low ⁇ and thus a high proportion of fuel in the combustion mixture (rich mixture).
  • the reference range and/or limit value can have been determined in advance on a reference heater in (laboratory) tests and stored in a memory of the heater, in particular a control and regulating device of the heater.
  • the volume flow of fuel gas V ⁇ Gas can be adjusted.
  • the ignition process can be aborted. If the gas valve is closed in this way, steps a1), b1) and c1) could be carried out and the virtual combustion air ratio ⁇ V (t) or the ratio R(t) could be checked for plausibility. A new attempt at commissioning could then be made. with an adjusted volume flow of fuel gas V ⁇ Gas , in which in particular a process proposed here can be carried out again.
  • a constant speed of the conveyor is crucial for determining R(t) or the virtual combustion air ratio ⁇ V(t).
  • a short-term speed deviation can occur when the gas valve is opened or closed.
  • the sequence of the ignition process can be adapted to the deviation of the determined R(t) from a target R(t) or the deviation of the determined virtual combustion air ratio from a target combustion air ratio.
  • the adaptation of the sequence of the ignition process can in particular affect the safety time and the ignition performance (intensity of the ignition). For example, with a combustion air ratio of less than one, the safety time can be shortened. For example, with a combustion air ratio of 0.7, the safety time could also be shortened by a factor of 0.7.
  • a power factor can be determined, which can be used to adjust the ignition process.
  • the start up of the heater can be aborted.
  • the predefined maximum number of attempts to start up the heater is regularly a range of 2 to 10 attempts, in particular 4 to 6 attempts. Country-specific regulations or standards often limit the number of commissioning attempts.
  • the heater can be (automatically) put into an error state which, for safety reasons, can only be ended by a person familiar with the device, such as a service technician.
  • a step f) information that the maximum number of startup attempts has been reached can be displayed via a display device (external or integrated into the heater) and/or made available for retrieval on a network, in particular the Internet, and/or sent as a message.
  • the information can be made available for retrieval on an appliance interface of the heater or on a network storage device (cloud).
  • a user/operator of the heater and/or a specialist company can advantageously be informed of an error during startup via a message and the specialist company can plan and carry out an appointment for maintenance and/or repair accordingly. In particular, this can bring about a rapid end to an error state in the heater.
  • a proposed method thus calculates a virtual combustion air ratio ⁇ V (t), which enables an assessment and evaluation of the combustion mixture supplied to the burner.
  • a method proposed here is also very well suited as a redundant method for checking/monitoring existing control mechanisms.
  • a computer program is also proposed which is set up to (at least partially) carry out a method presented here.
  • this relates in particular to a computer program (product) comprising commands which, when the program is executed by a computer, cause the computer to carry out a method proposed here.
  • the computer program can in particular be executed on a control and regulating device of the heating device.
  • a machine-readable storage medium is also proposed on which the computer program is stored.
  • the machine-readable storage medium is usually a computer-readable data carrier.
  • a control device for a heating device is also proposed, set up to carry out a method proposed here.
  • the control device can for example have a processor for this purpose and/or have this.
  • the processor can for example carry out the method stored in a memory (of the control device).
  • the control device can for this purpose be electrically connected in particular to a conveyor device and a flame monitor.
  • data recorded or required as part of the implementation of a method proposed here can be stored in a memory of the control device, for example a supplied volume flow of combustion air V ⁇ Air ( t 0 ) recorded in step a) , a volume flow of combustion air V Air ( t ) recorded in step b) , a ratio R(t) and virtual combustion air ratio ⁇ V(t) determined in step c), a reference range and/or limit value and/or the number of startup attempts already made or the specified maximum number of startups.
  • a heating device comprising a control and regulation device as proposed here.
  • the heating device can be a gas heating device, in particular a hydrogen-operated gas heating device.
  • the gas heating device can have a burner and a conveying device with which a mixture of fuel (hydrogen) and combustion air can be supplied to the burner.
  • a method for operating a heater, a computer program, a control and regulating device and a heater are therefore specified here, which at least partially solve the problems described with reference to the prior art.
  • the method for operating a heater, the computer program, the control and regulating device, the heater and the use at least contribute to enabling a safe start-up or a safe ignition process of a heater, in particular in the case of a hydrogen-powered heater.
  • a further advantage is that a method proposed here can be carried out completely using computer implementation and therefore does not require any structural changes to a heater.
  • the method can be particularly advantageously carried out in advance of an ignition process and can help to identify possible critical conditions during an ignition process. This makes it possible to abort the start-up of an ignition process and can therefore significantly increase operational reliability.
  • Fig.1 shows an example and schematically a sequence of a method proposed here.
  • the execution of steps a), b), c) and d) shown with blocks 110, 120, 130 and 140 can be carried out at least once in the order given in a regular process sequence, with steps b) to d) of the method being repeated in particular continuously or at short time intervals (1/10 to 1/1000 second).
  • the method serves to increase the safety of a heating device 1, in particular one operated with hydrogen or a hydrogen-containing mixture as fuel, during commissioning.
  • Fig.2 shows, by way of example and schematically, a heating device 1 proposed here.
  • This can comprise a burner 3 arranged in a combustion chamber 8.
  • a volume flow of combustion air V ⁇ Air can be sucked in by a conveying device 2, in particular designed as a fan, via a combustion air supply 4, in which a mass flow sensor 12 can be arranged.
  • a volume flow of combustion air V ⁇ Air detected by the mass flow sensor (12) The mass flow of combustion air ⁇ Air can easily be converted into a volume flow of combustion air V ⁇ Air .
  • the conveyor device 2 can be connected to a speed controller 6, which can regulate a speed n of the conveyor device 2 by means of a pulse width modulated (PWM) signal.
  • PWM pulse width modulated
  • a gas valve 5 can add a volume flow of combustion gas V ⁇ Gas from a gas supply 14 to the sucked-in volume flow of combustion air V ⁇ Air and can comprise a safety valve and a gas control valve for controlling the volume flow of combustion gas V ⁇ Gas to be added.
  • the combustion mixture produced from combustion gas and combustion air can flow to the burner 3 via a mixture channel 11.
  • the burner 3 can have a cylindrical shape, which can be attached with a base to a burner door 15 in such a way that combustion mixture can flow from the mixture channel 11 into the burner 3. After combustion, the combustion products can be discharged to the outside via an exhaust pipe 9 of the heater and an exhaust system 10.
  • the heating device 1 proposed here can be designed in particular for the combustion of hydrogen.
  • the heating device 1 can have a (device for) flame monitoring 13 on/or in the burner door 15, which can be designed here as a sensor for UV (ultraviolet) radiation emitted by the flame.
  • a control and regulating device 7 can be set up to regulate the heating device 1. For this purpose, it can be electrically connected, for example, to the speed controller 6, the conveyor device 2, the gas valve 5, the flame monitor 13, the mass flow sensor 12 and a network 16 (Internet).
  • the control and regulating device 7 can be set up to carry out a method proposed here.
  • FIG.3 and 4 show parameter curves that can be set when carrying out a method proposed here.
  • a volume flow of combustion air V ⁇ Air ( t ) 17 and a volume flow of combustion gas V ⁇ Gas ( t ) 18 are measured as a function of time t during a commissioning of the heater 1. Initially, a starting power or starting speed of the conveyor device 2 was started, whereby a constant volume flow of combustion air V ⁇ Air ( t 0 ) 21 can be established.
  • the volume flow of combustion air V ⁇ Air ( t 0 ) 21 supplied to the burner can be detected at a first point in time t 19 before the opening of a gas valve 5 and stored, for example, in a memory of the regulating and control device 7.
  • the gas valve 5 is opened, with the gas control valve moving to an opening position which corresponds to a starting volume flow of combustion gas 22 corresponding to the starting volume flow of combustion air V ⁇ Air ( t 0 ) 21 .
  • step b) the volume flow of combustion air V ⁇ Air ( t ) 21 can now be continuously recorded.
  • the volume flow of combustion gas 18 increases to the starting volume flow of combustion gas 22, while at the same time the volume flow of combustion air V ⁇ Air ( t ) 17 decreases by the amount of the volume flow of combustion gas 18, so that at a constant speed of the conveyor device (2) a constant volume flow of combustion mixture results at every point in time during the formation of the combustion mixture.
  • the virtual combustion air ratio ⁇ V (t) determined in block 140 (step d)) can be evaluated.
  • the virtual combustion air ratio ⁇ V (t) can be compared with a limit value.
  • the limit value was undershot by the virtual combustion air ratio ⁇ V (t) at a second point in time 20, which can indicate a virtual combustion air ratio ⁇ V (t) that is too low and thus a proportion of fuel gas in the combustion mixture that is too high, which can be associated with a high risk of problems with ignition, for example flashback.
  • first primarily serve (only) to distinguish between several similar objects, sizes or processes, and in particular do not necessarily specify a dependency and/or sequence of these objects, sizes or processes. If a dependency and/or sequence is required, this is explicitly stated here or it is obvious to the person skilled in the art when studying the specifically described design. If a component can occur multiple times (“at least one"), the description of one of these components can apply equally to all or part of the majority of these components, but this is not mandatory.

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Abstract

Vorgeschlagen wird ein Verfahren zur Inbetriebnahme eines Heizgerätes (1), aufweisend eine Fördereinrichtung (2) zum Fördern eines Verbrennungsgemisches aus Brenngas und Verbrennungsluft zu einem Brenner (3) und ein Gasventil (5) zum Steuern einer Durchflussmenge Brenngas, wobei das Verfahren zumindest die folgenden Schritte umfasst:a) Erfassen eines dem Brenner (3) zugeführten Volumenstromes Verbrennungsluft V̇<sub>Air</sub>(t<sub>0</sub>) (17) vor einem Öffnen des Gasventils (5) des Heizgerätes (1) zu einem Zeitpunkt t<sub>0</sub> ,b) Erfassen des Volumenstromes Verbrennungsluft V<sub>Air</sub>(t) (17) nach dem Öffnen des Gasventils (5) zu einem Zeitpunkt t,c) Ermitteln eines Verhältnisses R(t) mit Rt=V˙AirtV˙Airt0,undd) Ermitteln eines virtuellen Verbrennungsluftverhältnisses λ<sub>V</sub>(t) mittels λVt=RtA×1−Rt, wobei der Faktor A eine Mindestluftmenge der Verbrennung des Brenngases darstellt.A method is proposed for commissioning a heating device (1), comprising a conveying device (2) for conveying a combustion mixture of fuel gas and combustion air to a burner (3) and a gas valve (5) for controlling a flow rate of fuel gas, wherein the method comprises at least the following steps: a) detecting a volume flow of combustion air V̇<sub>Air</sub>(t<sub>0</sub>) (17) supplied to the burner (3) before opening the gas valve (5) of the heating device (1) at a time t<sub>0</sub>, b) detecting the volume flow of combustion air V<sub>Air</sub>(t) (17) after opening the gas valve (5) at a time t, c) determining a ratio R(t) with Rt=V˙AirtV˙Airt0, and d) determining a virtual combustion air ratio λ<sub>V</sub>(t) by means of λVt=RtA×1−Rt, where the factor A represents a minimum air quantity for the combustion of the fuel gas.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Inbetriebnahme eines Heizgerätes, ein Computerprogramm, ein Regel- und Steuergerät und ein Heizgerät.The invention relates to a method for commissioning a heating device, a computer program, a control device and a heating device.

Bei einer Inbetriebnahme eines Heizgerätes können kritische Zustände eintreten. Beispiele für derartige kritische Zustände können eine harte Zündung, eine Verpuffung oder ein Flammenrückschlag, also eine Flammenausbreitung während eines Start- bzw. Zündvorganges vom Brenner in eine Zuführung des Gemisches aus Brenngas und Verbrennungsluft, sein. Hierbei können Schäden am Heizgerät auftreten. Bei der Verwendung von Wasserstoff als Brenngas ist die Wahrscheinlichkeit eines Auftretens derartiger kritischer Zustände erheblich größer, da aufgrund einer deutlich höheren Flammgeschwindigkeit, der Flüchtigkeit und der geringen Dichte von Wasserstoff ein erheblich schlechteres Wiederholverhalten bei einem Startvorgang gegeben ist. Hierbei sind eine verspätete Zündung und eine zu hohe Gasleistung besonders kritisch. Dabei kann in der Regel ein erster Start eines kalten Heizgerätes (Kaltstart) besonders schwierig sein.Critical conditions can arise when a heater is put into operation. Examples of such critical conditions can be hard ignition, a deflagration or a flashback, i.e. a flame spread during a start-up or ignition process from the burner into a feed line for the mixture of fuel gas and combustion air. This can cause damage to the heater. When hydrogen is used as the fuel gas, the probability of such critical conditions occurring is considerably higher, as the significantly higher flame speed, volatility and low density of hydrogen mean that it is much less likely to repeat itself during a start-up process. Delayed ignition and excessive gas output are particularly critical in this case. The first start-up of a cold heater (cold start) can usually be particularly difficult.

Zur Vermeidung derartiger kritischer Zustände wird in der EP 3 992 529 A1 vorgehschlagen, eine Pilotflamme mit einer eigenen Brennstoff-Versorgung zum Zünden eines Haupt-Brenners einzusetzen, dessen Funktion mittels eines Sensors überwacht werden kann und der zudem derart angeordnet ist, dass ein Erlöschen der Pilotflamme durch am Hauptbrenner austretende Luft nicht auftreten kann. Eine derartige Ausgestaltung ist jedoch mit hohem Aufwand verbunden.To avoid such critical conditions, the EP 3 992 529 A1 It is proposed to use a pilot flame with its own fuel supply to ignite a main burner, the function of which can be monitored by a sensor and which is also arranged in such a way that the pilot flame cannot be extinguished by air escaping from the main burner. However, such a design involves a great deal of effort.

Um ein sichereres Zünden eines Heizgerätes zu ermöglichen, wird in der DE 10 2019 121 973 A1 vorgeschlagen, ein Katalysatormaterial im Heizgerät, insbesondere dem Gas-Luft-Gemischstrom, anzuordnen. Das Katalysatormaterial kann dabei aufgrund seiner Eigenschaften die notwendige Aktivierungsenergie zum Starten der Verbrennung ohne zusätzliche thermische Energie, wie einem Zündfunken oder einer Pilotflamme, aufbringen. Auch diese Lösung ist mit hohem Aufwand und Kosten verbunden.To enable a safer ignition of a heater, the EN 10 2019 121 973 A1 It is proposed to arrange a catalyst material in the heater, in particular in the gas-air mixture flow. Due to its properties, the catalyst material can provide the necessary activation energy to start combustion without additional thermal energy, such as an ignition spark or a pilot flame. This solution also involves a lot of effort and expense.

In der DE 10 2019 131 346 A1 wird ein Verfahren zur Bestimmung einer Brennstoffart vorgeschlagen, das während einer Inbetriebnahme eines Heizgerätes durchgeführt werden kann. Hierzu kann ein Parameter erfasst werden, der einen Rückschluss auf den Luftstrom erlaubt, der dem Heizgerät zugeführt wird. Der erfasste Parameter kann mit einem Referenzwert verglichen werden, um die Brennstoffart zu bestimmen. Das oben beschriebene schlechte Wiederholverhalten einer Inbetriebnahme bei der Verwendung von Wasserstoff als Brennstoff kann dieses Verfahren nicht mindern.In the EN 10 2019 131 346 A1 A method for determining a fuel type is proposed, which can be carried out during commissioning of a heater. For this purpose, a parameter can be recorded that allows a conclusion to be drawn about the air flow that is supplied to the heater. The recorded parameter can be compared with a reference value in order to determine the fuel type. The poor repeatability of commissioning described above when using hydrogen as a fuel cannot reduce this method.

Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Inbetriebnahme 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 die Erfindung eine sichere Inbetriebnahme eines Heizgerätes ermöglichen, insbesondere eines mit Wasserstoff betriebenen Heizgerätes.Based on this, it is the object of the invention to propose a method for starting up a heating device, a computer program, a control and regulating device and a heating device which at least partially overcome the problems of the prior art described. In particular, the invention is intended to enable a safe starting up of a heating device, in particular a heating device operated with hydrogen.

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.In addition, the method should be suitable for being carried out at least partially automatically and require as few structural changes as possible compared to a state-of-the-art heating device.

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.These objects are achieved by the features of the independent patent claims. Further advantageous embodiments of the solution proposed here are specified in the independent patent claims. It is pointed out that the features listed in the dependent patent claims can be combined with one another in any technologically reasonable manner and define further embodiments of the invention. In addition, the features specified in the patent claims are specified and explained in more detail in the description, with further preferred embodiments of the invention being presented.

Hierzu trägt ein Verfahren zur Inbetriebnahme eines Heizgerätes (1), aufweisend eine Fördereinrichtung (2) zum Fördern eines Verbrennungsgemisches aus Brenngas und Verbrennungsluft zu einem Brenner (3) und ein Gasventil (5) zum Steuern einer Durchflussmenge Brenngas, wobei das Verfahren zumindest die folgenden Schritte umfasst:

  1. a) Erfassen eines dem Brenner (3) zugeführten Volumenstromes Verbrennungsluft Air (t 0) (17) vor einem Öffnen des Gasventils (5) des Heizgerätes (1) zu einem Zeitpunkt to,
  2. b) Erfassen des Volumenstromes Verbrennungsluft VAir (t) (17)nach dem Öffnen des Gasventils (5) zu einem Zeitpunkt t,
  3. c) Ermitteln eines Verhältnisses R(t) mit R t = V ˙ Air t V ˙ Air t 0 ,
    Figure imgb0001
    und
  4. d) Ermitteln eines virtuellen Verbrennungsluftverhältnisses λV(t) mittels λ V t = R t A × 1 R t ,
    Figure imgb0002
    wobei der Faktor A eine Mindestluftmenge der Verbrennung des Brenngases darstellt.
To this end, a method for commissioning a heating device (1) is provided, comprising a conveying device (2) for conveying a combustion mixture of fuel gas and combustion air to a burner (3) and a gas valve (5) for controlling a flow rate of fuel gas, the method comprising at least the following steps:
  1. a) detecting a volume flow of combustion air Air ( t 0 ) (17) supplied to the burner (3) before opening the gas valve (5) of the heater (1) at a time to,
  2. b) Determining the volume flow of combustion air V Air ( t ) (17) after opening the gas valve (5) at a time t,
  3. c) Determine a ratio R(t) with R t = V ˙ Air t V ˙ Air t 0 ,
    Figure imgb0001
    and
  4. d) Determination of a virtual combustion air ratio λ V (t) by means of λ V t = R t A × 1 R t ,
    Figure imgb0002
    where the factor A represents a minimum amount of air for the combustion of the fuel gas.

. Die Schritte a), b), c) und d) können dabei mindestens einmal in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt werden. Insbesondere können die Schritte b) bis c) oder d) während einer Inbetriebnahme permanent (dauerhaft wiederholend) oder in regelmäßigen zeitlichen Abständen durchgeführt werden. Das Verfahren dient insbesondere einer sicheren Inbetriebnahme bzw. Zündung eines Heizgerätes, insbesondere eines, mit Wasserstoff oder einem Wasserstoff enthaltenden Gemisch als Brennstoff betriebenen, Heizgerätes. Insbesondere kann das Verfahren während einer Inbetriebnahme im Vorfeld eines Zündvorganges ausgeführt werden, um kritische Zustände zu vermeiden.. Steps a), b), c) and d) can be carried out at least once in the order given. In particular, steps b) to c) or d) can be carried out permanently (permanently repeated) or at regular intervals during commissioning. The method is used in particular for the safe commissioning or ignition of a heating device, in particular a heating device operated with hydrogen or a mixture containing hydrogen as fuel. In particular, the procedure can be carried out during commissioning prior to an ignition process in order to avoid critical conditions.

Das Heizgerät kann zumindest einen Wärmeerzeuger, insbesondere einen Gas-Brennwertkessel, umfassen, der durch Verbrennung eines Brennstoffes Wärmeenergie freisetzt und über mindestens einen Wärmetauscher auf einen Heizkreis übertragen kann, wobei Verbraucher des Heizkreises über einen Vorlauf und einen Rücklauf an das Heizgerät anschließbar sind. Die bei der Verbrennung entstehenden Abgase können über einem Abgaskanal des Heizgerätes einer Abgasanlage zugeführt werden. Im Heizgerät kann im Heizkreislauf eine Umwälzpumpe dazu eingerichtet sein, ein Wärmeträgermedium (Heizungswasser) umzuwälzen, wobei über einen Heizungsvorlauf erwärmtes Wärmeträgermedium Verbrauchern, wie Konvektoren oder Flächenheizungen, zugeführt und über einen Heizungsrücklauf zum Wärmeerzeuger bzw. dem mindestens einen Wärmetauscher rückgeführt werden kann.The heating device can comprise at least one heat generator, in particular a gas condensing boiler, which releases heat energy by burning a fuel and can transfer it to a heating circuit via at least one heat exchanger, wherein consumers of the heating circuit can be connected to the heating device via a flow and a return. The exhaust gases produced during combustion can be fed to an exhaust system via an exhaust duct of the heating device. In the heating device, a circulation pump can be set up in the heating circuit to circulate a heat transfer medium (heating water), wherein heat transfer medium heated via a heating flow can be fed to consumers, such as convectors or surface heating systems, and can be returned to the heat generator or the at least one heat exchanger via a heating return.

Hierzu kann das Heizgerät eine Fördereinrichtung, insbesondere ein Gebläse, aufweisen, das ein Gemisch aus Verbrennungsluft und Brennstoff (Wasserstoff) einem, in einer Brennkammer angeordneten, Brenner des Heizgerätes zuführen kann. Verbrennungsluft kann dabei den von der Fördereinrichtung geförderten Luftstrom bezeichnen, unabhängig davon, ob diese tatsächlich einer Verbrennung zugeführt wird oder, wie beispielsweise im Rahmen einer Inbetriebnahme, beim Anfahren der Fördereinrichtung oder bei Spülvorgängen gefördert wird. Die Fördereinrichtung kann dabei eine Leistungsregelung umfassen, insbesondere einen Drehzahlregler. Das Heizgerät kann dabei einen pneumatischen Gas-Luftverbund bilden, bei dem einem Massestrom Verbrennungsluft entsprechend einem Unterdruck (Steuerdruck) einer Drosselstelle, wie einer Venturidüse, ein über eine Gaszuführung bereitgestellter Massestrom Brenngas zugesetzt wird, so dass sich ein vordefiniertes (vorgegebenes) Verbrennungsluftverhältnis (Luftzahl, Lambda) einstellen kann. Das Heizgerät kann alternativ einen elektronischen Gas-Luftverbund aufweisen, bei dem anhand eines Signals einer Flammenüberwachung ein Rückschluss auf die Flammen und das Verbrennungsluftverhältnis (auch als Lambda oder Luftzahl bezeichnet) erfolgen kann, so dass eine Regelung desselben ermöglicht wird. Das Heizgerät kann insbesondere zur Verbrennung von Wasserstoff als Brennstoff oder einem (Brennstoff)Gemisch enthaltend Wasserstoff eingerichtet sein. Das Gemisch kann dabei einen Gehalt von mindestens 80% oder mindestens 90% Wasserstoff aufweisen.For this purpose, the heater can have a conveying device, in particular a fan, which can supply a mixture of combustion air and fuel (hydrogen) to a burner of the heater arranged in a combustion chamber. Combustion air can refer to the air flow conveyed by the conveying device, regardless of whether this is actually fed to combustion or is conveyed, for example, during commissioning, when starting up the conveying device or during flushing processes. The conveying device can comprise a power control, in particular a speed controller. The heater can form a pneumatic gas-air connection in which a mass flow of combustion air is added to a mass flow of combustion air in accordance with a negative pressure (control pressure) of a throttle point, such as a Venturi nozzle, so that a predefined (predetermined) combustion air ratio (air ratio, lambda) can be set. The heater can alternatively have an electronic gas-air connection in which which can be used to draw conclusions about the flames and the combustion air ratio (also known as lambda or air ratio) based on a signal from a flame monitor, so that it can be regulated. The heater can be set up in particular to burn hydrogen as a fuel or a (fuel) mixture containing hydrogen. The mixture can have a hydrogen content of at least 80% or at least 90%.

Zudem kann das Heizgerät eine Flammenüberwachung aufweisen. Häufig kommt hierzu eine lonisationselektrode zum Einsatz, die einen lonisationsstrom der Flamme zum Feststellen derselben nutzen kann. Dieses Prinzip ist jedoch bei einer Wasserstoffflamme, nicht robust einsetzbar, da bei der Verbrennung von Wasserstoff erheblich weniger freie Ladungsträger entstehen. Häufig kommen daher bei mit Wasserstoff betriebenen Heizgeräten andere Verfahren, wie beispielsweise ein Erfassen der von der Flamme emittierten elektromagnetischen Strahlung, insbesondere Infrarot- (IR-) und/ oder UV-(Ultraviolett-) Strahlung oder ein Erfassen der Flammentemperatur zum Einsatz. Ein Signal einer Flammenüberwachung kann dabei das Vorhandensein einer Flamme anzeigen, sowie ein Rückschluss auf ein Verbrennungsluftverhältnis der Flamme ermöglichen.The heater can also have a flame monitor. An ionization electrode is often used for this, which can use an ionization current from the flame to detect it. However, this principle cannot be used robustly with a hydrogen flame, as significantly fewer free charge carriers are produced when hydrogen is burned. For this reason, other methods are often used in hydrogen-powered heaters, such as detecting the electromagnetic radiation emitted by the flame, in particular infrared (IR) and/or UV (ultraviolet) radiation, or detecting the flame temperature. A signal from a flame monitor can indicate the presence of a flame and allow a conclusion to be drawn about the combustion air ratio of the flame.

Eine Inbetriebnahme eines Heizgerätes kann dabei wie folgt ablaufen. Zunächst kann, beispielsweise ein Regel- und Steuergerät des Heizgerätes, eine Fördereinrichtung, die zumeist als Gebläse ausgeführt ist, auf eine vorgegebene Startleistung bzw. Startdrehzahl, anfahren. Nach dem Erreichen der vorgegebenen Startleistung bzw. Startdrehzahl kann sich eine Spülphase mit einer vorgegebenen Zeitdauer anschließen, in der sich der Massestrom Verbrennungsluft im Strömungsweg stabilisieren kann. Bei der vorgegebenen Startleistung bzw. Startdrehzahl stellt sich ein Startmassestrom Verbrennungsluft Air (t 0) ein. Nunmehr kann eine für die Startleistung bzw. Startdrehzahl vorgegebene Durchflussmenge Brennstoff (Startmassestrom oder Startvolumenstrom Brennstoff) zugeführt werden, indem ein Gasventil auf eine entsprechende Öffnungsposition gefahren wird. Mit zunehmendem Volumenstrom Brenngas Gas as kann der Volumenstrom Verbrennungsluft im Verlauf der Zeit t kontinuierlich abnehmen und umgekehrt proportional der zugeführte Volumenstrom Brenngas Gas zunehmen, bis sich ein vorgegebenes Verbrennungsluftverhältnis λ einstellt, und ein Zündvorgang eingeleitet werden kann. Der beschriebene Vorgang einer Inbetriebnahme eines Heizgerätes kann insbesondere durch ein Regel- und Steuergerät eines Heizgerätes durchgeführt werden.Commissioning of a heater can proceed as follows. First, for example, a control device of the heater can start a conveyor, which is usually designed as a fan, to a specified starting power or starting speed. After reaching the specified starting power or starting speed, a purge phase with a specified period of time can follow, in which the mass flow of combustion air can stabilize in the flow path. At the specified starting power or starting speed, a starting mass flow of combustion air Air ( t 0 ) is established. Now a flow rate of fuel (starting mass flow or starting volume flow of fuel) specified for the starting power or starting speed can be supplied by setting a gas valve to a corresponding opening position. is driven. With increasing volume flow of fuel gas Gas as, the volume flow of combustion air can decrease continuously over time t and the supplied volume flow of fuel gas Gas can increase inversely proportionally until a predetermined combustion air ratio λ is established and an ignition process can be initiated. The described process of starting up a heater can be carried out in particular by a control and regulating device of a heater.

Gemäß Schritt a) kann ein Erfassen eines dem Brenner zugeführten Volumenstromes Verbrennungsluft Air (t 0) zu einem Zeitpunkt to vor dem Öffnen eines Gasventils des Heizgerätes erfolgen. Der zugeführte Volumenstrom Verbrennungsluft entspricht dabei insbesondere dem bei der Startleistung bzw. der Startdrehzahl der Fördereinrichtung geförderten Volumenstrom Verbrennungsluft. Der Volumenstrom Verbrennungsluft kann in diesem Zusammenhang auch als Fördervolumenstrom der Fördereinrichtung verstanden werden.According to step a), a volume flow of combustion air Air ( t 0 ) supplied to the burner can be recorded at a time to before a gas valve of the heater is opened. The volume flow of combustion air supplied corresponds in particular to the volume flow of combustion air delivered at the starting power or the starting speed of the delivery device. In this context, the volume flow of combustion air can also be understood as the delivery volume flow of the delivery device.

Insbesondere kann der erfasste Volumenstrom Verbrennungsluft Air (t 0) auf einem elektronischen Daten-Speicher, beispielsweise einem Speicher des Regel- und Steuergerätes, hinterlegt werden.In particular, the recorded combustion air volume flow Air ( t 0 ) can be stored in an electronic data storage device, for example a memory of the control unit.

Gemäß Schritt b) kann ein Erfassen des Volumenstromes Verbrennungsluft VAir (t) während des Öffnens bzw. nach dem Öffnen des Gasventils zu einem Zeitpunkt t, erfolgen. Der Zeitpunkt t kann eine vorgegebene Periode nach dem Zeitpunkt t0 liegen. Insbesondere kann das Erfassen des Volumenstromes Verbrennungsluft Air (t) kontinuierlich bzw. über eine vorgegebene Erfassungsperiode durchgeführt werden, wobei die Erfassungsperiode zumindest teilweise parallel dem Öffnungsvorgang des Gasventils und/oder dem vollständig geöffneten Gasventil liegt.According to step b), the volume flow of combustion air V Air ( t ) can be recorded during the opening or after the opening of the gas valve at a time t . The time t can be a predetermined period after the time t 0 . In particular, the volume flow of combustion air Air ( t ) can be recorded continuously or over a predetermined recording period, wherein the recording period is at least partially parallel to the opening process of the gas valve and/or the fully opened gas valve.

Gemäß einer Ausgestaltung kann ein Erfassen des Volumenstromes Verbrennungsluft Air (t 0) und/ oder des Volumenstromes Verbrennungsluft Air (t) mittels eines Durchflusssensors (eines Massestrom- oder Volumenstromsensors) erfolgen, der in einer Zuführung Verbrennungsluft des Heizgerätes, beispielsweise in einem Schalldämpfer einer Zuführung Verbrennungsluft, angeordnet sein kann bzw. ist.According to one embodiment, the combustion air volume flow Air ( t 0 ) and/or the combustion air volume flow Air ( t ) can be detected by means of a flow sensor (a mass flow or volume flow sensor) which can be or is arranged in a combustion air supply of the heater, for example in a silencer of a combustion air supply.

In diesem Zusammenhang wird angemerkt, dass ein (gasförmiger) Volumenstrom auf einfache Art und Weise in einen Massestrom überführbar ist und umgekehrt. Hierzu kann näherungsweise eine Multiplikation mit einem Umrechnungsfaktor erfolgen oder eine präzise Umrechnung in Kenntnis von Zustandsparametern des zu erfassenden Gasstromes, insbesondere der Dichte, Temperatur und des Druckes. Eine Bezugnahme im Rahmen dieses Dokumentes auf einen Massestrom kann somit immer auch als Bezugnahme auf einen Volumenstrom verstanden werden und umgekehrt.In this context, it is noted that a (gaseous) volume flow can be easily converted into a mass flow and vice versa. This can be done approximately by multiplying with a conversion factor or by making a precise conversion with knowledge of the state parameters of the gas flow to be measured, in particular the density, temperature and pressure. A reference in this document to a mass flow can therefore always be understood as a reference to a volume flow and vice versa.

Gemäß Schritt c) kann ein Verhältnis R(t) bestimmt werden: R t = V ˙ Air t V ˙ Air t 0 .

Figure imgb0003
Das Verhältnis wird aus dem Umstand abgeleitet, dass der, bei konstanter Drehzahl von der Fördereinrichtung geförderte Volumenstrom konstant ist (dichteunabhängig) und der Volumenstrom Brenngas Gas (t) somit mittels V ˙ Gas t = V ˙ Air t 0 V ˙ Air t
Figure imgb0004
hergeleitet werden kann.According to step c), a ratio R(t) can be determined: R t = V ˙ Air t V ˙ Air t 0 .
Figure imgb0003
The ratio is derived from the fact that the volume flow conveyed by the conveyor at constant speed is constant (independent of density) and the volume flow of fuel gas Gas ( t ) is thus determined by means of V ˙ gas t = V ˙ Air t 0 V ˙ Air t
Figure imgb0004
can be derived.

Anhand des in Schritt c) ermittelten Verhältnisses R(t) kann ein Rückschluss auf das Verbrennungsluftverhältnis zum Zeitpunkt t erfolgen. Hierzu kann das ermittelte R(t) beispielsweise mit einem vorgegebenen Referenzbereich von R(t) verglichen und die Verbrennung zum Zeitpunkt t bewertet werden.Based on the ratio R(t) determined in step c), a conclusion can be drawn about the combustion air ratio at time t. For this purpose, the determined R(t) can be compared, for example, with a predetermined reference range of R(t) and the combustion at time t can be evaluated.

Gemäß einem Schritt d) kann ein Berechnen eines virtuellen Verbrennungsluftverhältnisses λV(t) mittels λ V t = R t A × 1 R t

Figure imgb0005
erfolgen.According to a step d), a virtual combustion air ratio λ V (t) can be calculated by means of λ V t = R t A × 1 R t
Figure imgb0005
take place.

Gemäß einer Ausgestaltung kann in einem Schritt
e) ein Bewerten des virtuellen Verbrennungsluftverhältnisses λV(t)
erfolgen.
According to one embodiment, in one step
e) an evaluation of the virtual combustion air ratio λV(t)
take place.

Der Faktor A stellt dabei den Mindestluftbedarf der Verbrennung des Brenngases, auch als stöchiometrischer Luftbedarf bezeichnet, also das benötigte Volumen Verbrennungsluft für die Verbrennung von einem Kubikmeter Brenngas, mit der Annahme, dass die Verbrennungsluft einen Sauerstoffanteil von 21 Prozent [%] hat. In Kenntnis einer chemischen Zusammensetzung des Brennstoffes könnte der Mindestluftbedarf A somit berechnet werden. Beispielsweise beträgt der Faktor A (der Mindestluftbedarf der Verbrennung) für Wasserstoff (100%iges) 2,381, für (100%iges) Methan 9,52, für (100%iges) Propan 23, 8 und für (100%iges) Butan 31. Der Faktor A (der Mindestluftbedarf) kann hierfür beispielsweise auf einem Speicher des Regel- und Steuergerätes des Heizgerätes hinterlegt sein, beispielsweise ein Mittelwert für die Gase einer Gasfamilie.The factor A represents the minimum air requirement for the combustion of the fuel gas, also known as the stoichiometric air requirement, i.e. the volume of combustion air required to burn one cubic meter of fuel gas, assuming that the combustion air has an oxygen content of 21 percent [%]. Knowing the chemical composition of the fuel, the minimum air requirement A can therefore be calculated. For example, the factor A (the minimum air requirement for combustion) is 2.381 for hydrogen (100%), 9.52 for (100%) methane, 23.8 for (100%) propane and 31 for (100%) butane. The factor A (the minimum air requirement) can be stored for this purpose, for example, in a memory of the control unit of the heater, e.g. an average value for the gases in a gas family.

Alternativ könnte der Mindestluftbedarf A auch ermittelt werden, beispielsweise aus einer Inbetriebnahmeprozedur und/ oder auch mit Hilfe anderer Regelkreise des Heizgerätes. Hierzu kann beispielsweise ein Lamdaregelkreis eines Heizgerätes genutzt werden, der im Betrieb das Verbrennungsluftverhältnis des Heizgerätes unabhängig von der Gasart regeln kann. So kann nach einem Schließen des Gasventils mit R t = Vm . Air t 0 V ˙ Air t

Figure imgb0006
und λ V t = R t A × 1 R t
Figure imgb0007
der Mindestluftbedarf A in Kenntnis des Verbrennungsluftverhältnisses im Betrieb bestimmt werden.Alternatively, the minimum air requirement A could also be determined, for example from a commissioning procedure and/or with the help of other control circuits of the heater. For example, a lambda control circuit of a heater can be used for this purpose, which can regulate the combustion air ratio of the heater during operation regardless of the type of gas. In this way, after closing the gas valve with R t = Vm . Air t 0 V ˙ Air t
Figure imgb0006
and λ V t = R t A × 1 R t
Figure imgb0007
The minimum air requirement A can be determined knowing the combustion air ratio during operation.

Eine alternative Möglichkeit könnte darin bestehen, das Verbrennungsluftverhältnis von einem nicht zündfähigen Bereich zu mindern (den Anteil Brennstoff im Verbrennungsgemisch somit zu erhöhen) bis eine erfolgreiche Zündung stattfindet und somit ein R(t) für das magerste zündfähige Gemisch ermitteln. In Kenntnis einer Lambdagrenze des Gerätes für die Zündung (also des maximalen Lambdas (Verbrennungsluftverhältnisses) mit dem eine Zündung möglich ist) könnte der Mindestluftbedarf A mit dem ermittelten R(t) berechnet werden.An alternative possibility could be to reduce the combustion air ratio from a non-ignitable range (thus increasing the proportion of fuel in the combustion mixture) until successful ignition takes place and thus determine an R(t) for the leanest ignitable mixture. Knowing a lambda limit of the ignition device (i.e. the maximum lambda (combustion air ratio) with which ignition is possible), the minimum air requirement A could be calculated using the determined R(t).

Gemäß einer Ausgestaltung könnte in einem Schritt e) ein Bewerten des virtuellen Verbrennungsluftverhältnisses λV(t) erfolgen. Das Bewerten erfolgt dabei insbesondere im Hinblick auf ein Feststellen einer kritischen Inbetriebnahme und nutzt hierfür das virtuellen Verbrennungsluftverhältnis λV(t) und/ oder einen Gradienten des virtuelle Verbrennungsluftverhältnisses λV(t). Der Gradient G(t) des virtuellen Verbrennungsluftverhältnisses λV(t) kann der durch eine mathematische Ableitung ermittelte Anstieg des virtuellen Verbrennungsluftverhältnisses λV(t) sein.According to one embodiment, an evaluation of the virtual combustion air ratio λ V (t) could take place in a step e). The evaluation is carried out in particular with a view to determining a critical start-up and uses the virtual combustion air ratio λ V (t) and/or a gradient of the virtual combustion air ratio λ V (t) for this purpose. The gradient G(t) of the virtual combustion air ratio λ V (t) can be the increase in the virtual combustion air ratio λ V (t) determined by a mathematical derivation.

Gemäße einer Ausgestaltung könnte bei dem Bewerten gemäß Schritt e) der Umstand einbezogen werden, dass ein zu niedriges virtuelles Verbrennungsluftverhältnis λV(t) möglicherweise eintretende kritischen Zustände des Heizgerätes anzeigen kann. Somit könnte ein Abbruch eines Zündvorganges bei einem zu niedrigen virtuellen Verbrennungsluftverhältnis λV(t) in Erwägung gezogen werden. Demgegenüber kann ein zu hohes virtuelles Verbrennungsluftverhältnis λV(t) kaum zu kritischen Zuständen führen und ein Abbruch aus Sicherheitsgründen muss nicht erfolgen, der Zündversuch kann bis zu einer Beendigung (durch ein Ende der Sicherheitszeit oder einer Flammenbildung) fortgeführt werden.According to one embodiment, the fact that a virtual combustion air ratio λ V (t) that is too low can indicate potentially occurring critical conditions of the heater could be taken into account in the evaluation according to step e). Thus, an abort of an ignition process could be considered if the virtual combustion air ratio λ V (t) is too low. In contrast, a virtual combustion air ratio λ V (t) that is too high can hardly lead to critical conditions and an abort for safety reasons does not have to take place; the ignition attempt can be continued until it is terminated (by the end of the safety time or by flame formation).

Gemäß einer Ausgestaltung kann bei einem Schließen des Gasventils eine Plausibilisierung des Verhältnisses R(t) und / oder des virtuellen Verbrennungsluftverhältnisses λV(t) erfolgen. Hierzu können folgende Schritte durchgeführt werden:

  • a1) Erfassen eines dem Brenner (3) zugeführten Volumenstromes Verbrennungsluft Air (t P0) vor dem Schließen des Gasventils des Heizgerätes zu einem Zeitpunkt tP0.
  • b1) Erfassen des Volumenstromes Verbrennungsluft VAir (t) (17) nach dem Schließen des Gasventils zu einem Zeitpunkt t,
  • c1) Ermitteln eines Verhältnisses RP(t) mit
    • RP t = Vm . Air t P 0 V ˙ Air t
      Figure imgb0008
      . Ein Schließen des Gasventils kann hierbei insbesondere durch einen beschriebenen Abbruch des Zündvorganges, durch ein Ende der Sicherheitszeit für den Zündvorgang oder auch durch eine betriebsbedingte Brennerabschaltung (beispielsweise mangels Wärmebedarf) initiiert sein.
According to one embodiment, when the gas valve is closed, a plausibility check of the ratio R(t) and/or the virtual combustion air ratio λ V (t). The following steps can be carried out:
  • a1) Detecting a volume flow of combustion air Air ( t P 0 ) supplied to the burner (3) before closing the gas valve of the heater at a time t P0.
  • b1) Determining the combustion air volume flow V Air ( t ) (17) after closing the gas valve at a time t,
  • c1) Determine a ratio RP(t) with
    • RP t = Vm . Air t P 0 V ˙ Air t
      Figure imgb0008
      Closing of the gas valve can be initiated in particular by a described termination of the ignition process, by an end of the safety time for the ignition process or by an operational burner shutdown (for example due to a lack of heat demand).

Gemäß einer weiterführenden Ausgestaltung kann in einem Schritt d1) in Analogie zu Schritt d) ein virtuelles Verbrennungsluftverhältnis λVP(t) aus RP(t) ermittelt werden.According to a further embodiment, in a step d1) in analogy to step d) a virtual combustion air ratio λ VP (t) can be determined from RP(t).

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann ein Vergleichen des Verhältnisse R(t) und RP(t) und/ oder der virtuellen Verbrennungsluftverhältnisse λV(t) und λVP(t) und ein Bewerten der Vergleichsergebnisse erfolgen.According to a further embodiment, a comparison of the ratios R(t) and RP(t) and/or the virtual combustion air ratios λ V (t) and λ VP (t) and an evaluation of the comparison results can be carried out.

Gemäß einer Ausgestaltung kann im Rahmen der Durchführung des Schrittes e) ein Vergleichen des in Schritt d) bestimmten virtuellen Verbrennungsluftverhältnisses λV(t) oder des Gradienten G(t) mit einem (jeweiligen) Referenzbereich erfolgen. Ein Verlassen des Referenzbereiches kann dabei einen kritischen Zustand bei der Inbetriebnahme, insbesondere ein kritisches Verbrennungsluftverhältnis λ anzeigen. Der Referenzbereich kann dabei durch einen oberen und einen unteren Grenzwert definiert sein, wobei ein virtuelles Verbrennungsluftverhältnis λV(t) größer dem oberen Grenzwert und/ oder kleiner dem unteren Grenzwert einen möglicherweise kritischen Zustand bei der Inbetriebnahme, insbesondere in Verbindung mit einer verzögerten Zündung, anzeigen kann. Demgegenüber bedeutet ein zu niedriges Verbrennungsluftverhältnis eine geringere Flammengeschwindigkeit und eine geringere Leistung und kann damit zu einer verlangsamten oder auch keiner Flammenbildung bei einem Zündvorgang führen. Dabei kann der Referenzbereich auch ein Grenzwert sein, dessen unter- oder überschreiten einen kritischen Zustand anzeigen kann. Hierbei kann insbesondere ein Unterschreiten des Grenzwertes kritisch sein, da dieses ein niedriges λ und somit einen hohen Anteil Brennstoff im Verbrennungsgemisch (fettes Gemisch) anzeigen kann.According to one embodiment, when carrying out step e), the virtual combustion air ratio λ V (t) or the gradient G(t) determined in step d) can be compared with a (respective) reference range. Leaving the reference range can indicate a critical state during commissioning, in particular a critical combustion air ratio λ. The reference range can be defined by an upper and a lower limit value, with a virtual combustion air ratio λ V (t) greater than the upper limit value and/or less than the lower limit value indicating a potentially critical state during commissioning. particularly in conjunction with delayed ignition. In contrast, a combustion air ratio that is too low means a lower flame speed and lower performance and can therefore lead to slower or no flame formation during an ignition process. The reference range can also be a limit value, which, if exceeded or not, can indicate a critical condition. In particular, falling below the limit value can be critical, as this can indicate a low λ and thus a high proportion of fuel in the combustion mixture (rich mixture).

Gemäß einer Ausgestaltung können Referenzbereich und/ oder Grenzwert im Vorfeld an einem Referenzheizgerät in (Labor-)Versuchen ermittelt worden sein und auf einem Speicher des Heizgerätes, insbesondere eines Regel- und Steuergerätes des Heizgerätes hinterlegt sein.According to one embodiment, the reference range and/or limit value can have been determined in advance on a reference heater in (laboratory) tests and stored in a memory of the heater, in particular a control and regulating device of the heater.

Gemäß einer Ausgestaltung kann bei einem Feststellen des Verlassens des Referenzbereiches und/ oder einem Über- oder Unterschreiten des Grenzwertes durch das virtuelle Verbrennungsluftverhältnis λV(t) und/ oder das Verhältnis R(t) in Schritt e) der Volumenstrom Brenngas Gas angepasst werden.According to one embodiment, when it is determined that the reference range has been left and/or that the limit value has been exceeded or not reached by the virtual combustion air ratio λ V (t) and/or the ratio R(t) in step e), the volume flow of fuel gas Gas can be adjusted.

Gemäß einer Ausgestaltung kann bei einem Feststellen des Verlassens des Referenzbereiches und/ oder einem Über- oder Unterschreiten des Grenzwertes durch das virtuelle Verbrennungsluftverhältnis λV(t) und/ oder das Verhältnis R(t) in Schritt e), insbesondere bei einem virtuellen Verbrennungsluftverhältnis λV(t) unterhalb eines Referenzbereiches oder Grenzwertes, der Zündvorgang abgebrochen werden. Bei einem damit verbundenen Schließen des Gasventils könnten die Schritte a1), b1) und c1) durchgeführt werden und das virtuelle Verbrennungsluftverhältnis λV(t) bzw. das Verhältnis R(t) plausibilisiert werden. Anschließend könnte ein erneuter Versuch einer Inbetriebnahme mit einem angepassten Volumenstrom Brenngas Gas erfolgen, bei dem insbesondere ein hier vorgeschlagenes Verfahren erneut durchgeführt werden kann.According to one embodiment, if it is determined that the reference range has been left and/or the limit value has been exceeded or not reached by the virtual combustion air ratio λ V (t) and/or the ratio R(t) in step e), in particular if the virtual combustion air ratio λ V (t) is below a reference range or limit value, the ignition process can be aborted. If the gas valve is closed in this way, steps a1), b1) and c1) could be carried out and the virtual combustion air ratio λ V (t) or the ratio R(t) could be checked for plausibility. A new attempt at commissioning could then be made. with an adjusted volume flow of fuel gas Gas , in which in particular a process proposed here can be carried out again.

Wie beschrieben ist für die Bestimmung von R(t) bzw. des virtuellen Verbrennungsluftverhältnisses λV(t) eine möglichst konstante Drehzahl der Fördereinrichtung maßgeblich. Allerdings kann beim Öffnen oder Schließen des Gasventils eine kurzzeitige Drehzahlabweichung auftreten. Gemäß einer Ausgestaltung kann diese Drehzahlabweichung kompensiert werden, indem zusätzlich die Drehzahl n der Fördereinrichtung zum Zeitpunkt t0 und zum Zeitpunkt t erfasst wird und ein kompensierter Volumenstrom V ˙ Ai t Komp = V ˙ Air × n t 0 n t

Figure imgb0009
berechnet wird. Der kompensierte Volumenstrom kann dann zur Berechnung des virtuellen Verbrennungsluftverhältnisses herangezogen werden.As described, a constant speed of the conveyor is crucial for determining R(t) or the virtual combustion air ratio λV(t). However, a short-term speed deviation can occur when the gas valve is opened or closed. According to one embodiment, this speed deviation can be compensated by additionally recording the speed n of the conveyor at time t0 and time t and calculating a compensated volume flow V ˙ Ai t Comp = V ˙ Air × n t 0 n t
Figure imgb0009
The compensated volume flow can then be used to calculate the virtual combustion air ratio.

Gemäß einer Ausgestaltung kann, insbesondere bei einem erneuten Versuch einer Inbetriebnahme, der zugeführte Volumenstrom Brenngas Gas entsprechend der Abweichung des ermittelten R(t) von einem Soll-R(t) bzw. der Abweichung des ermittelten virtuellen Verbrennungsluftverhältnis von einem Soll-Verbrennungsluftverhältnis angepasst werden. In Abhängigkeit der Abweichung sind hierbei verschiedene Fallgestaltungen vorstellbar:

  • bei einer unplausibel großen Abweichung (virtuelles Verbrennungsluftverhältnis deutlich größer/ kleiner als Soll-Verbrennungsluftverhältnis) kann eine Reset-Fahrt des Schrittmotors des Gasventils sinnvoll sein,
  • bei einem virtuellen Verbrennungsluftverhältnis deutlich unterhalb des Soll-Verbrennungsluftverhältnis, also einem deutlich zu fetten Verbrennungsgemisch, kann eine entsprechend große Korrektur erfolgen, die das Verbrennungsluftverhältnis möglichst wieder in einen mageren Bereich verschieben kann, und
  • bei einer größeren Abweichung des virtuellen Verbrennungsluftverhältnis in Richtung mager kann in kleinen Schritten der zugeführte Volumenstrom Brenngas Gas erhöht werden. Durch eine Erhöhung in kleinen Schritten kann dabei das Risiko eines Sprunges in einen fetten Bereich gemindert werden. Auch könnte eine Erhöhung des zugeführten Volumenstrom Brenngas Gas von einer Plausibilisierung des virtuellen Verbrennungsluftverhältnisses abhängig gemacht werden.
According to one embodiment, in particular when attempting to start up again, the supplied volume flow of fuel gas Gas can be adjusted according to the deviation of the determined R(t) from a target R(t) or the deviation of the determined virtual combustion air ratio from a target combustion air ratio. Depending on the deviation, various scenarios are conceivable:
  • If the deviation is implausibly large (virtual combustion air ratio significantly larger/smaller than the target combustion air ratio), a reset of the gas valve stepper motor may be useful.
  • if the virtual combustion air ratio is significantly below the target combustion air ratio, i.e. if the combustion mixture is significantly too rich, a correspondingly large correction can be made, which can shift the combustion air ratio back into a lean range, if possible, and
  • If the virtual combustion air ratio deviates significantly towards lean, the supplied volume flow of fuel gas Gas can be increased in small steps. By increasing the value in small steps, the risk of a jump into a rich range can be reduced. An increase in the supplied volume flow of fuel gas Gas could also be made dependent on a plausibility check of the virtual combustion air ratio.

Gemäß einer Ausgestaltung kann der Ablauf des Zündvorganges an die Abweichung des ermittelten R(t) von einem Soll-R(t) bzw. die Abweichung des ermittelten virtuellen Verbrennungsluftverhältnisses von einem Soll-Verbrennungsluftverhältnis angepasst werden. Die Anpassung des Ablaufes des Zündvorganges kann insbesondere die Sicherheitszeit und die Zündleistung (Intensität der Zündung) betreffen. Beispielsweise kann bei einem Verbrennungsluftverhältnis kleiner eins, die Sicherheitszeit verkürzt werden. Beispielshaft könnte bei einem Verbrennungsluftverhältnis von 0,7 die Sicherheitszeit auch mit dem Faktor 0,7 verkürzt werden.According to one embodiment, the sequence of the ignition process can be adapted to the deviation of the determined R(t) from a target R(t) or the deviation of the determined virtual combustion air ratio from a target combustion air ratio. The adaptation of the sequence of the ignition process can in particular affect the safety time and the ignition performance (intensity of the ignition). For example, with a combustion air ratio of less than one, the safety time can be shortened. For example, with a combustion air ratio of 0.7, the safety time could also be shortened by a factor of 0.7.

Alternativ oder kumulativ kann auch ein Leistungsfaktor bestimmt werden, der für die Anpassung des Ablaufes des Zündvorganges genutzt werden kann. Der Leistungsfaktor kann aus Q Soll Q λ _ Virt = 1 + A × λ Virt 1 + A × λ Soll

Figure imgb0010
bestimmt werden. Aus dem Leistungsfaktor kann sich ein Verkürzungsfaktor für die Sicherheitszeit ermittelt werden, wobei einer gleichbleibenden Energiemenge pro Zündversuch für die Verkürzung maßgeblich sein kann. Auch kann aus dem Leistungsfaktor eine notwendige Leistungsänderung für einen nachfolgenden Zündversuch ermittelt werden.Alternatively or cumulatively, a power factor can be determined, which can be used to adjust the ignition process. The power factor can be calculated from Q Should Q λ _ Virt = 1 + A × λ Virt 1 + A × λ Should
Figure imgb0010
A shortening factor for the safety time can be determined from the power factor, whereby a constant amount of energy per ignition attempt can be decisive for the shortening. A necessary change in power for a subsequent ignition attempt can also be determined from the power factor.

Gemäß einer weiterführenden Ausgestaltung kann bei einem Erreichen einer vorgegebenen maximalen Anzahl von Versuchen einer Inbetriebnahme des Heizgerätes bei denen ein Verlassen des Referenzbereiches bzw. ein Über- oder Unterschreiten des Grenzwertes festgestellt wurde, die Inbetriebnahme des Heizgerätes abgebrochen werden. Regelmäßig wird die vorgegebene maximale Anzahl von Versuchen einer Inbetriebnahme in einem Bereich von 2 bis 10 Versuchen, insbesondere von 4 bis 6 Versuchen liegen. Häufig beschränken hierbei länderspezifische Regelungen oder Normen die Anzahl der Versuche einer Inbetriebnahme.According to a further development, if a predefined maximum number of attempts to start up the heater is reached and it is determined that the reference range has been exceeded or the limit value has been exceeded or not reached, the start up of the heater can be aborted. The predefined maximum number of attempts to start up the heater is regularly a range of 2 to 10 attempts, in particular 4 to 6 attempts. Country-specific regulations or standards often limit the number of commissioning attempts.

Gemäß einer Ausgestaltung kann nach erfolgloser Durchführung der maximalen Anzahl von Versuchen einer Inbetriebnahme das Heizgerät (automatisiert) in einen Fehlerzustand verbracht werden, der aus Sicherheitsgründen nur von einer gerätekundigen Person, wie einem Servicetechniker, beendet werden kann.According to one embodiment, after the maximum number of start-up attempts have been unsuccessful, the heater can be (automatically) put into an error state which, for safety reasons, can only be ended by a person familiar with the device, such as a service technician.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann in einem Schritt f) eine Information das Erreichen der maximalen Anzahl an Versuchen einer Inbetriebnahme über eine (externe oder ins Heizgerät integrierte) Anzeigeeinrichtung angezeigt und/ oder ein Netzwerk, insbesondere dem Internet, zum Abruf bereitgestellt und/ oder als Nachricht versandt werden. Beispielsweise kann die Information auf einem Appliance Interface des Heizgerätes oder auch auf einem Netzwerkspeicher (Cloud) zum Abruf bereitgestellt werden. Vorteilhaft kann so beispielsweise einem Nutzer/ Betreiber des Heizgerätes und/ oder einem Fachbetrieb eine Information über einen Fehler bei der Inbetriebnahme durch eine Nachricht übermittelt werden und der Fachbetrieb kann einen Termin zur Wartung und/ oder Reparatur entsprechend planen und durchführen. Insbesondere kann so eine schnelle Beendigung eines Fehlerzustandes des Heizgerätes herbeigeführt werden.According to a further embodiment, in a step f), information that the maximum number of startup attempts has been reached can be displayed via a display device (external or integrated into the heater) and/or made available for retrieval on a network, in particular the Internet, and/or sent as a message. For example, the information can be made available for retrieval on an appliance interface of the heater or on a network storage device (cloud). In this way, for example, a user/operator of the heater and/or a specialist company can advantageously be informed of an error during startup via a message and the specialist company can plan and carry out an appointment for maintenance and/or repair accordingly. In particular, this can bring about a rapid end to an error state in the heater.

Ein vorgeschlagenes Verfahren ermittelt somit rechnerisch ein virtuelles Verbrennungsluftverhältnisses λV(t), das eine Einschätzung und Bewertung des dem Brenner zugeführten Verbrennungsgemisches ermöglicht. Insofern ist ein hier vorgeschlagenes Verfahren auch sehr gut als redundantes Verfahren zur Überprüfung/ Überwachung vorhandener Regelungsmechanismen geeignet.A proposed method thus calculates a virtual combustion air ratio λ V (t), which enables an assessment and evaluation of the combustion mixture supplied to the burner. In this respect, a method proposed here is also very well suited as a redundant method for checking/monitoring existing control mechanisms.

Nach einem weiteren Aspekt wird auch ein Computerprogramm vorgeschlagen, welches zur (zumindest teilweisen) Durchführung eines hier vorgestellten Verfahrens eingerichtet ist. Dies betrifft mit anderen Worten insbesondere ein Computerprogramm (-produkt), umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer, diesen veranlassen, ein hier vorgeschlagenes Verfahren auszuführen. Das Computerprogramm kann insbesondere auf einem Regel- und Steuergerät des Heizgerätes durchgeführt werden.According to a further aspect, a computer program is also proposed which is set up to (at least partially) carry out a method presented here. In other words, this relates in particular to a computer program (product) comprising commands which, when the program is executed by a computer, cause the computer to carry out a method proposed here. The computer program can in particular be executed on a control and regulating device of the heating device.

Nach einem weiteren Aspekt wird auch ein maschinenlesbares Speichermedium vorgeschlagen, auf dem das Computerprogramm gespeichert ist.According to a further aspect, a machine-readable storage medium is also proposed on which the computer program is stored.

Regelmäßig handelt es sich bei dem maschinenlesbaren Speichermedium um einen computerlesbaren Datenträger.The machine-readable storage medium is usually a computer-readable data carrier.

Nach einem weiteren Aspekt wird auch ein Regel- und Steuergerät für ein Heizgerät vorgeschlagen, eingerichtet zur Durchführung eines hier vorgeschlagenen Verfahrens. Das Regel- und Steuergerät kann hierzu beispielsweise einen Prozessor aufweisen, und/ oder über diesen verfügen. In diesem Zusammenhang kann der Prozessor beispielsweise das auf einem Speicher (des Regel- und Steuergeräts) hinterlegte Verfahren ausführen. Das Regel- und Steuergerät kann hierfür insbesondere mit einer Fördereinrichtung und einer Flammenüberwachung elektrisch verbunden sein. Zudem können auf einem Speicher des Regel- und Steuergerätes im Rahmen der Durchführung eines hier vorgeschlagenen Verfahrens erfasste oder benötigte Daten hinterlegt werden, beispielsweise ein in Schritt a) erfasster zugeführter Volumenstromes Verbrennungsluft Air (t 0), ein in Schritt b) erfasster Volumenstrom Verbrennungsluft VAir (t), ein in Schritt c) bestimmtes Verhältnis R(t) und virtuelles Verbrennungsluftverhältnis λV(t), ein Referenzbereich und/ oder Grenzwert und/ oder die Anzahl der bereits erfolgten Versuche einer Inbetriebnahme bzw. die vorgegebene maximale Anzahl an Inbetriebnahmen.According to a further aspect, a control device for a heating device is also proposed, set up to carry out a method proposed here. The control device can for example have a processor for this purpose and/or have this. In this context, the processor can for example carry out the method stored in a memory (of the control device). The control device can for this purpose be electrically connected in particular to a conveyor device and a flame monitor. In addition, data recorded or required as part of the implementation of a method proposed here can be stored in a memory of the control device, for example a supplied volume flow of combustion air Air ( t 0 ) recorded in step a) , a volume flow of combustion air V Air ( t ) recorded in step b) , a ratio R(t) and virtual combustion air ratio λV(t) determined in step c), a reference range and/or limit value and/or the number of startup attempts already made or the specified maximum number of startups.

Nach einem weiteren Aspekt wird auch ein Heizgerät vorgeschlagen, aufweisend ein hier vorgeschlagenes Regel- und Steuergerät. Bei dem Heizgerät kann es sich um ein Gasheizgerät, insbesondere um ein wasserstoffbetriebenes Gasheizgerät, handeln. Das Gasheizgerät kann einen Brenner und eine Fördereinrichtung aufweisen, mit der ein Gemisch aus Brennstoff (Wasserstoff) und Verbrennungsluft dem Brenner zugeführt werden kannAccording to a further aspect, a heating device is also proposed, comprising a control and regulation device as proposed here. The heating device can be a gas heating device, in particular a hydrogen-operated gas heating device. The gas heating device can have a burner and a conveying device with which a mixture of fuel (hydrogen) and combustion air can be supplied to the burner.

Die im Zusammenhang mit dem Verfahren erörterten Details, Merkmale und vorteilhaften Ausgestaltungen können entsprechend auch bei dem hier vorgestellten Computerprogramm, dem Regel- und Steuergerät und dem Heizgerät auftreten und umgekehrt. Insoweit wird auf die dortigen Ausführungen zur näheren Charakterisierung der Merkmale vollumfänglich Bezug genommen.The details, features and advantageous embodiments discussed in connection with the method can also occur in the computer program, the control device and the heater presented here and vice versa. In this respect, reference is made in full to the explanations there for a more detailed characterization of the features.

Hier wird somit ein Verfahren zum Betreiben eines Heizgerätes, ein Computerprogramm, ein Regel- und Steuergerät und ein Heizgerät angegeben, welche die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise lösen. Insbesondere tragen das Verfahren zum Betreiben eines Heizgerätes, das Computerprogramm, das Regel- und Steuergerät, das Heizgerät sowie die Verwendung zumindest dazu bei, eine sichere Inbetriebnahme bzw. einen sicheren Zündvorgang eines Heizgerätes, insbesondere bei einem wasserstoffbetriebenen Heizgerät, zu ermöglichen. Weiter vorteilhaft ist ein hier vorgeschlagenes Verfahren vollständig computerimplementiert durchführbar und erfordert somit keine baulichen Änderungen an einem Heizgerät.A method for operating a heater, a computer program, a control and regulating device and a heater are therefore specified here, which at least partially solve the problems described with reference to the prior art. In particular, the method for operating a heater, the computer program, the control and regulating device, the heater and the use at least contribute to enabling a safe start-up or a safe ignition process of a heater, in particular in the case of a hydrogen-powered heater. A further advantage is that a method proposed here can be carried out completely using computer implementation and therefore does not require any structural changes to a heater.

Insbesondere vorteilhaft kann das Verfahren im Vorfeld eines Zündvorganges durchgeführt werden, und helfen, mögliche kritische Zustände bereits während eines Zündvorganges zu erkennen. Dies ermöglicht einen Abbruch der Inbetriebnahme eines Zündvorganges und kann somit die Betriebssicherheit erheblich erhöhen.The method can be particularly advantageously carried out in advance of an ignition process and can help to identify possible critical conditions during an ignition process. This makes it possible to abort the start-up of an ignition process and can therefore significantly increase operational reliability.

Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die angeführten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Es zeigen:

Fig. 1:
einen Ablauf eines hier vorgeschlagenen Verfahrens,
Fig. 2:
ein hier vorgeschlagenes Heizgerät, und
Fig. 3:
Parameterverläufe, die sich bei der Durchführung eines hier vorgeschlagenen Verfahrens einstellen können.
The invention and the technical environment are explained in more detail below with reference to the attached figures. It should be noted that the invention is not intended to be limited by the exemplary embodiments given. In particular, unless explicitly stated otherwise, it is also possible to extract partial aspects of the facts explained in the figures and combine them with other components and findings from the present description. In particular, it should be noted that the figures and in particular the size relationships shown are only schematic. They show:
Fig.1:
a sequence of a procedure proposed here,
Fig. 2:
a heater proposed here, and
Fig. 3:
Parameter curves that can arise when carrying out a procedure proposed here.

Fig. 1 zeigt beispielhaft und schematisch einen Ablauf eines hier vorgeschlagenen Verfahrens. Die mit Blöcken 110, 120 130 und 140 dargestellte Durchführung der Schritte a), b), c) und d) kann bei einem regulären Verfahrensablauf mindestens einmal in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt werden, wobei die Schritte b) bis d) des Verfahrens insbesondere kontinuierlich, bzw. mit kurzen zeitlichen Abständen (1/10 bis 1/1000 Sekunde) wiederholt werden. Das Verfahren dient einer Steigerung der Sicherheit eines, insbesondere mit Wasserstoff oder mit einem wasserstoffhaltigen Gemisch als Brennstoff betriebenen, Heizgerätes 1 bei einer Inbetriebnahme. Fig.1 shows an example and schematically a sequence of a method proposed here. The execution of steps a), b), c) and d) shown with blocks 110, 120, 130 and 140 can be carried out at least once in the order given in a regular process sequence, with steps b) to d) of the method being repeated in particular continuously or at short time intervals (1/10 to 1/1000 second). The method serves to increase the safety of a heating device 1, in particular one operated with hydrogen or a hydrogen-containing mixture as fuel, during commissioning.

Fig. 2 zeigt beispielhaft und schematisch ein hier vorgeschlagenes Heizgerät 1. Dieses kann einen in einer Brennkammer 8 angeordneten Brenner 3 umfassen. Über eine Zuführung Verbrennungsluft 4, in der ein Massenstromsensor 12 angeordnet sein kann, kann ein Volumenstrom Verbrennungsluft Air durch eine Fördereinrichtung 2, insbesondere als Gebläse ausgebildet, angesaugt werden. Ein durch den Massestromsensor (12) erfasster Massestrom Verbrennungsluft Air kann einfach in einen Volumenstrom Verbrennungsluft Air überführt werden. Die Fördereinrichtung 2 kann mit einem Drehzahlregler 6 verbunden sein, der mittels eines pulsweitenmodulierten (PWM-) Signals eine Drehzahl n der Fördereinrichtung 2 regeln kann. Ein Gasventil 5 kann dem angesaugten Volumenstrom Verbrennungsluft Air einen Volumenstrom Brenngas Gas aus einer Gaszuführung 14 zusetzen und ein Sicherheitsventil sowie ein Gasregelventil zur Steuerung des zuzusetzenden Volumenstrom Brenngas Gas umfassen. Das erzeugte Verbrennungsgemisch aus Brenngas und Verbrennungsluft kann über einen Gemischkanal 11 zum Brenner 3 strömen. Der Brenner 3 kann eine Zylinderform aufweisen, die mit einer Grundfläche an einer Brennertür 15 derart befestigt sein kann, dass Verbrennungsgemisch aus dem Gemischkanal 11 in den Brenner 3 strömen kann. Die Verbrennungsprodukte können nach der Verbrennung über ein Abgasrohr 9 des Heizgerätes und eine Abgasanlage 10 nach Außen abgeleitet werden. Fig.2 shows, by way of example and schematically, a heating device 1 proposed here. This can comprise a burner 3 arranged in a combustion chamber 8. A volume flow of combustion air V̇ Air can be sucked in by a conveying device 2, in particular designed as a fan, via a combustion air supply 4, in which a mass flow sensor 12 can be arranged. A volume flow of combustion air V̇ Air detected by the mass flow sensor (12) The mass flow of combustion air Air can easily be converted into a volume flow of combustion air Air . The conveyor device 2 can be connected to a speed controller 6, which can regulate a speed n of the conveyor device 2 by means of a pulse width modulated (PWM) signal. A gas valve 5 can add a volume flow of combustion gas Gas from a gas supply 14 to the sucked-in volume flow of combustion air V̇ Air and can comprise a safety valve and a gas control valve for controlling the volume flow of combustion gas Gas to be added. The combustion mixture produced from combustion gas and combustion air can flow to the burner 3 via a mixture channel 11. The burner 3 can have a cylindrical shape, which can be attached with a base to a burner door 15 in such a way that combustion mixture can flow from the mixture channel 11 into the burner 3. After combustion, the combustion products can be discharged to the outside via an exhaust pipe 9 of the heater and an exhaust system 10.

Das hier vorgeschlagenen Heizgerät 1 kann insbesondere zur Verbrennung von Wasserstoff eingerichtet sein. Zudem kann das Heizgerät 1 an/ bzw. in der Brennertür 15 eine (Vorrichtung zur) Flammenüberwachung 13 aufweisen, die hier als Sensor für von der Flamme emittierte UV- (Ultraviolett-) Strahlung ausgebildet sein kann.The heating device 1 proposed here can be designed in particular for the combustion of hydrogen. In addition, the heating device 1 can have a (device for) flame monitoring 13 on/or in the burner door 15, which can be designed here as a sensor for UV (ultraviolet) radiation emitted by the flame.

Ein Regel- und Steuergerät 7 kann zur Regelung des Heizgerätes 1 eingerichtet sein. Hierfür kann dieses beispielsweise mit dem Drehzahlregler 6, der Fördereinrichtung 2, dem Gasventil 5, der Flammenüberwachung 13, dem Massestromsensor 12 und einem Netzwerk 16 (Internet) elektrisch verbunden sein. Das Regel- und Steuergerät 7 kann zur Durchführung eines hier vorgeschlagenen Verfahrens eingerichtet sein.A control and regulating device 7 can be set up to regulate the heating device 1. For this purpose, it can be electrically connected, for example, to the speed controller 6, the conveyor device 2, the gas valve 5, the flame monitor 13, the mass flow sensor 12 and a network 16 (Internet). The control and regulating device 7 can be set up to carry out a method proposed here.

Die Fig. 3 und 4 zeigen Parameterverläufe, die sich bei Durchführung eines hier vorgeschlagenen Verfahrens einstellen können. Es wird ein Volumenstrom Verbrennungsluft Air (t) 17 und ein Volumenstrom Brenngas Gas (t) 18 in Abhängigkeit der Zeit t während einer Inbetriebnahme des Heizgerätes 1 gezeigt. Anfänglich wurde eine Startleistung bzw. Startdrehzahl der Fördereinrichtung 2 angefahren, wodurch sich ein konstanter Volumenstrom Verbrennungsluft Air (t 0) 21 einstellen kann.The Fig.3 and 4 show parameter curves that can be set when carrying out a method proposed here. A volume flow of combustion air Air ( t ) 17 and a volume flow of combustion gas Gas ( t ) 18 are measured as a function of time t during a commissioning of the heater 1. Initially, a starting power or starting speed of the conveyor device 2 was started, whereby a constant volume flow of combustion air Air ( t 0 ) 21 can be established.

In Block 110 gemäß Schritt a) kann der dem Brenner zugeführte Volumenstrom Verbrennungsluft Air (t 0) 21 vor dem Öffnen eines Gasventils 5 zu einem ersten Zeitpunkt to 19 erfasst werden und beispielsweise auf einem Speicher des Regel- und Steuergerätes 7 hinterlegt werden.In block 110 according to step a), the volume flow of combustion air Air ( t 0 ) 21 supplied to the burner can be detected at a first point in time t 19 before the opening of a gas valve 5 and stored, for example, in a memory of the regulating and control device 7.

Im Anschluss an den ersten Zeitpunkt to 19 erfolgt eine Öffnung des Gasventils 5, wobei das Gasregelventil auf eine Öffnungsposition fährt, die einem, dem Startvolumenstrom Verbrennungsluft Air (t 0) 21 entsprechenden Startvolumenstrom Brenngas 22 entspricht.Following the first point in time t o 19 , the gas valve 5 is opened, with the gas control valve moving to an opening position which corresponds to a starting volume flow of combustion gas 22 corresponding to the starting volume flow of combustion air Air ( t 0 ) 21 .

In Block 120 gemäß Schritt b) kann nun insbesondere kontinuierlich der Volumenstromes Verbrennungsluft Air (t) 21 erfasst werden. Durch das Öffnen des Gasventils 5 steigt der Volumenstrom Brenngas 18 auf den Startvolumenstrom Brenngas 22 an, wobei gleichzeitig der Volumenstrom Verbrennungsluft Air (t) 17 um den Betrag des Volumenstromes Brenngas 18 abnimmt, so dass bei konstanter Drehzahl der Fördereinrichtung (2) ein zu jedem Zeitpunkt der Bildung des Verbrennungsgemisches konstanter Volumenstrom Verbrennungsgemisch resultiert.In block 120 according to step b), the volume flow of combustion air Air ( t ) 21 can now be continuously recorded. By opening the gas valve 5, the volume flow of combustion gas 18 increases to the starting volume flow of combustion gas 22, while at the same time the volume flow of combustion air Air ( t ) 17 decreases by the amount of the volume flow of combustion gas 18, so that at a constant speed of the conveyor device (2) a constant volume flow of combustion mixture results at every point in time during the formation of the combustion mixture.

In Block 130 kann gemäß einem Schritt c) ein Ermitteln eines Verhältnisses R(t) mit wurden, und

  • R t = V ˙ Air t V ˙ Air t 0
    Figure imgb0011
    . Anhand der Verhältnisses R(t) kann das Verbrennungsluftverhältnis des Verbrennungsgemisches eingeschätzt werden.
In block 130, according to a step c), a ratio R(t) can be determined with, and
  • R t = V ˙ Air t V ˙ Air t 0
    Figure imgb0011
    The ratio R(t) can be used to estimate the combustion air ratio of the combustion mixture.

In Block 140 kann gemäß einem Schritt
d) ein Berechnen eines virtuellen Verbrennungsluftverhältnisses λV(t) mittels λ V t = R t A × 1 R t

Figure imgb0012
erfolgen.In block 140, according to a step
d) calculating a virtual combustion air ratio λ V (t) by means of λ V t = R t A × 1 R t
Figure imgb0012
take place.

In Block 150 kann gemäß eines optionalen Schritts e) das, in Block 140 (Schritt d)) bestimmte, virtuelle Verbrennungsluftverhältnis λV(t) bewertet werden. Insbesondere kann das virtuelle Verbrennungsluftverhältnis λV(t) mit einem Grenzwert verglichen werden. Vorliegend wurde der Grenzwert zu einem zweiten Zeitpunkt 20 vom virtuellen Verbrennungsluftverhältnis λV(t) unterschritten, was ein zu geringes virtuelles Verbrennungsluftverhältnis λV(t) und damit einen zu hohen Anteil Brenngas im Verbrennungsgemisch anzeigen kann, der mit einem hohen Risiko von Problemen bei der Zündung, beispielsweise einem Flammenrückschlag, einhergehen kann. Aufgrund des Unterschreitens des Grenzwertes wird zu dem zweiten Zeitpunkt 20 der Versuch der Inbetriebnahme abgebrochen und das Gasventil 5 geschlossen, wodurch der Volumenstrom Brenngas Gas (t) 18 auf null zurück geht und der Volumenstrom Verbrennungsluft Air (t) 17 wieder auf den Volumenstrom Verbrennungsluft 21 ansteigen kann.In block 150, according to an optional step e), the virtual combustion air ratio λ V (t) determined in block 140 (step d)) can be evaluated. In particular, the virtual combustion air ratio λ V (t) can be compared with a limit value. In the present case, the limit value was undershot by the virtual combustion air ratio λ V (t) at a second point in time 20, which can indicate a virtual combustion air ratio λ V (t) that is too low and thus a proportion of fuel gas in the combustion mixture that is too high, which can be associated with a high risk of problems with ignition, for example flashback. Because the limit value is undershot, the attempt to start up is aborted at the second point in time 20 and the gas valve 5 is closed, as a result of which the volume flow of fuel gas V̇ Gas ( t ) 18 returns to zero and the volume flow of combustion air Air ( t ) 17 can rise again to the volume flow of combustion air 21.

Bei dem Schließen des Gasventils (5) bei dem Abbruch des Versuches der Inbetriebnahme des Heizgerätes (1) kann (optional) eine Plausibilisierung des Verhältnisses R(t) und/ oder des virtuellen Verbrennungsluftverhältnisses λV(t) erfolgen, mittels einer Durchführung des folgenden Schritte:

  • a1) Erfassen eines dem Brenner (3) zugeführten Volumenstromes Verbrennungsluft Air (t 0) (17) vor dem Schließen des Gasventils (5) des Heizgerätes (1) zu einem Zeitpunkt tP0 ,
  • b1) Erfassen des Volumenstromes Verbrennungsluft VAir (t) (17) nach dem Schließen des Gasventils (5) zu einem Zeitpunkt t,
  • c1) Ermitteln eines Verhältnisses RP(t) mit
    • RP t = Vm · Air t P 0 V ˙ Air t .
      Figure imgb0013
When closing the gas valve (5) when aborting the attempt to start up the heater (1), a plausibility check of the ratio R(t) and/or the virtual combustion air ratio λ V (t) can be carried out (optionally) by carrying out the following steps:
  • a1) detecting a volume flow of combustion air Air ( t 0 ) (17) supplied to the burner (3) before closing the gas valve (5) of the heater (1) at a time t P0 ,
  • b1) Determining the combustion air volume flow V Air ( t ) (17) after closing the gas valve (5) at a time t,
  • c1) Determine a ratio RP(t) with
    • RP t = Vm · Air t P 0 V ˙ Air t .
      Figure imgb0013

Gemäß einem hier vorgeschlagenen Verfahren kann nunmehr ein erneuter Versuch einer Inbetriebnahme erfolgen, wobei der zugeführte Volumenstrom Brenngas 22 angepasst werden kann.According to a method proposed here, a new attempt at commissioning can now be made, whereby the supplied volume flow of fuel gas 22 can be adjusted.

Vorsorglich sei angemerkt, dass die hier verwendeten Zahlwörter ("erste", "zweite", ...) vorrangig (nur) zur Unterscheidung von mehreren gleichartigen Gegenständen, Größen oder Prozessen dienen, also insbesondere keine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge dieser Gegenstände, Größen oder Prozesse zueinander zwingend vorgeben. Sollte eine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge erforderlich sein, ist dies hier explizit angegeben oder es ergibt sich offensichtlich für den Fachmann beim Studium der konkret beschriebenen Ausgestaltung. Soweit ein Bauteil mehrfach vorkommen kann ("mindestens ein"), kann die Beschreibung zu einem dieser Bauteile für alle oder ein Teil der Mehrzahl dieser Bauteile gleichermaßen gelten, dies ist aber nicht zwingend.As a precaution, it should be noted that the numerals used here ("first", "second", ...) primarily serve (only) to distinguish between several similar objects, sizes or processes, and in particular do not necessarily specify a dependency and/or sequence of these objects, sizes or processes. If a dependency and/or sequence is required, this is explicitly stated here or it is obvious to the person skilled in the art when studying the specifically described design. If a component can occur multiple times ("at least one"), the description of one of these components can apply equally to all or part of the majority of these components, but this is not mandatory.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
Heizgerätheater
22
FördereinrichtungConveyor system
33
Brennerburner
44
Zuführung VerbrennungsluftCombustion air supply
55
GasventilGas valve
66
DrehzahlreglerSpeed controller
77
Regel- und SteuergerätControl and regulation device
88th
BrennkammerCombustion chamber
99
AbgasrohrExhaust pipe
1010
AbgasanlageExhaust system
1111
GemischkanalMixture channel
1212
MassestromsensorMass flow sensor
1313
FlammenüberwachungFlame monitoring
1414
GaszuführungGas supply
1515
BrennertürBurner door
1616
Netzwerknetwork
1717
Volumenstrom VerbrennungsluftCombustion air flow
1818
Volumenstrom BrenngasFuel gas flow rate
1919
erster Zeitpunktfirst point in time
2020
zweiter Zeitpunktsecond point in time
2121
Volumenstrom Verbrennungsluft vor dem Öffnen des GasventilsCombustion air flow before opening the gas valve
2222
Volumenstrom Brenngas vor dem Öffnen des GasventilsVolume flow of fuel gas before opening the gas valve

Claims (12)

Verfahren zur Inbetriebnahme eines Heizgerätes (1), aufweisend eine Fördereinrichtung (2) zum Fördern eines Verbrennungsgemisches aus Brenngas und Verbrennungsluft zu einem Brenner (3) und ein Gasventil (5) zum Steuern einer Durchflussmenge Brenngas, wobei das Verfahren zumindest die folgenden Schritte umfasst: a) Erfassen eines dem Brenner (3) zugeführten Volumenstromes Verbrennungsluft Air (t 0) (17) vor einem Öffnen des Gasventils (5) des Heizgerätes (1) zu einem Zeitpunkt to, b) Erfassen des Volumenstromes Verbrennungsluft VAir (t) (17) nach dem Öffnen des Gasventils (5) zu einem Zeitpunkt t, c) Ermitteln eines Verhältnisses R(t) mit R t = V ˙ Air t V ˙ Air t 0 ,
Figure imgb0014
und
d) Ermitteln eines virtuellen Verbrennungsluftverhältnisses λV(t) mittels λ V t = R t A × 1 R t ,
Figure imgb0015
wobei der Faktor A eine Mindestluftmenge der Verbrennung des Brenngases darstellt.
Method for commissioning a heating device (1), comprising a conveying device (2) for conveying a combustion mixture of fuel gas and combustion air to a burner (3) and a gas valve (5) for controlling a flow rate of fuel gas, the method comprising at least the following steps: a) detecting a volume flow of combustion air Air ( t 0 ) (17) supplied to the burner (3) before opening the gas valve (5) of the heater (1) at a time to, b) Determining the combustion air volume flow V Air ( t ) (17) after opening the gas valve (5) at a time t, c) Determine a ratio R(t) with R t = V ˙ Air t V ˙ Air t 0 ,
Figure imgb0014
and
d) Determination of a virtual combustion air ratio λ V (t) by means of λ V t = R t A × 1 R t ,
Figure imgb0015
where the factor A represents a minimum amount of air for the combustion of the fuel gas.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei in einem Schritt e) ein Bewerten des virtuellen Verbrennungsluftverhältnisses λV(t) erfolgt.Method according to claim 1, wherein in a step e) an evaluation of the virtual combustion air ratio λ V (t) takes place. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei in den Schritten a) und b) ein Volumenstrom Verbrennungsluft Air (t 0) bzw. Air (t) anhand eines Massestromsensors (12) erfasst wird.Method according to claim 1 or 2, wherein in steps a) and b) a volume flow of combustion air Air ( t 0 ) or Air ( t ) is detected using a mass flow sensor (12). Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das das Verhältnis R(t), das virtuelle Verbrennungsluftverhältnis λV(t) und/ oder ein Gradient G(t) des virtuellen Verbrennungsluftverhältnisses λV(t) in Schritt e) mit einem vorgegebenen Referenzbereich verglichen wird.Method according to one of the preceding claims, wherein the ratio R(t), the virtual combustion air ratio λ V (t) and/or a gradient G(t) of the virtual combustion air ratio λ V (t) is compared in step e) with a predetermined reference range. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Verhältnis R(t), das virtuelle Verbrennungsluftverhältnis λV(t) und/ oder ein Gradient G(t) des virtuellen Verbrennungsluftverhältnisses λV(t) in Schritt d) mit einem vorgegebenen Grenzwert verglichen wird.Method according to claim 4, wherein the ratio R(t), the virtual combustion air ratio λ V (t) and/or a gradient G(t) of the virtual combustion air ratio λ V (t) in step d) is compared with a predetermined limit value. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei bei einem Schließen des Gasventils (5) eine Plausibilisierung des Verhältnisses R(t) und / oder des virtuellen Verbrennungsluftverhältnisses λV(t) erfolgt indem folgende Schritte durchgeführt werden: a1) Erfassen eines dem Brenner (3) zugeführten Volumenstromes Verbrennungsluft Air (t 0) (17) vor dem Schließen des Gasventils (5) des Heizgerätes (1) zu einem Zeitpunkt tP0 , b1) Erfassen des Volumenstromes Verbrennungsluft VAir (t) (17) nach dem Schließen des Gasventils (5) zu einem Zeitpunkt t, c1) Ermitteln eines Verhältnisses RP(t) mit - RP t = Vm · Air t P 0 V ˙ Air t .
Figure imgb0016
Method according to one of the preceding claims, wherein when the gas valve (5) is closed, a plausibility check of the ratio R(t) and/or the virtual combustion air ratio λ V (t) is carried out by carrying out the following steps: a1) detecting a volume flow of combustion air Air ( t 0 ) (17) supplied to the burner (3) before closing the gas valve (5) of the heater (1) at a time t P0 , b1) Determining the combustion air volume flow V Air ( t ) (17) after closing the gas valve (5) at a time t, c1) Determine a ratio RP(t) with - RP t = Vm · Air t P 0 V ˙ Air t .
Figure imgb0016
Verfahren nach Anspruch 4 bis 6, wobei bei einem Verlassen des Referenzbereiches oder einem Unter- oder Überschreiten des Grenzwertes durch das Verhältnis R(t) und/ oder das virtuelle Verbrennungsluftverhältnis λV(t) der Volumenstrom Brenngas Gas (18) angepasst wird und/ oder die Inbetriebnahme des Heizgerätes (1) abgebrochen wird.Method according to claims 4 to 6, wherein when the reference range is left or the limit value is exceeded or undershot by the ratio R(t) and/or the virtual combustion air ratio λ V (t), the volume flow of fuel gas V̇ Gas (18) is adjusted and/or the start-up of the heater (1) is aborted. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei nach einer erfolglosen oder abgebrochenen Inbetriebnahme des Heizgerätes (1) bei einer folgenden Inbetriebnahme der Volumenstrom Brenngas Gas (18) angepasst wird.Method according to one of the preceding claims, wherein after an unsuccessful or aborted start-up of the heating device (1), the volume flow of fuel gas Gas (18) is adjusted during a subsequent start-up. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei bei einem Erreichen einer vorgegebenen maximalen Anzahl von Inbetriebnahmen bei denen in Schritt d) bei einem Verlassen des Referenzbereiches oder einem Unter- oder Überschreiten des Grenzwertes durch das virtuelle Verbrennungsluftverhältnis λV(t) festgestellt wird in einem Schritt f) eine Information hierzu angezeigt, über ein Netzwerk (16) zum Abruf bereitgestellt oder als Nachricht versandt und/ oder das Heizgerät (1) in einen Fehlerzustand verbracht wird, in dem eine erneute Inbetriebnahme blockiert wird.Method according to claim 7 or 8, wherein when a predetermined maximum number of start-ups is reached in which in step d) it is determined that the reference range has been left or that the limit value has been exceeded or undershot by the virtual combustion air ratio λ V (t), in a step f) information on this is displayed, made available for retrieval via a network (16) or sent as a message and/or the heater (1) is put into an error state in which a new start-up is blocked. Regel- und Steuergerät (7) eingerichtet, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 auszuführen.Regulating and control device (7) arranged to carry out a method according to one of claims 1 to 9. Heizgerät (1), umfassend eine Fördereinrichtung (2) und einen Massestromsensor (12) zum Erfassen eines zugeführten Volumenstromes Verbrennungsluft VAir (t) (17) sowie Mittel, die so angepasst sind, dass sie ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ausführen.Heating device (1), comprising a conveying device (2) and a mass flow sensor (12) for detecting a supplied volume flow of combustion air V Air ( t ) (17) and means which are adapted to carry out a method according to one of claims 1 to 9. Computerprogramm, umfassend Befehle, die bewirken, dass ein Heizgerät (1) nach Anspruch 11 die Verfahrensschritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ausführt.Computer program comprising instructions which cause a heating device (1) according to claim 11 to carry out the method steps of a method according to one of claims 1 to 9.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019121973A1 (en) 2019-08-15 2021-02-18 Vaillant Gmbh Heating device for a building
DE102019131346A1 (en) 2019-11-20 2021-05-20 Vaillant Gmbh Method for determining the type of fuel using an air flow sensor
DE102020108198A1 (en) * 2020-03-25 2021-09-30 Vaillant Gmbh Method and device for improving the ignition behavior of a premix burner
EP3992529A1 (en) 2020-10-30 2022-05-04 Vaillant GmbH Method and device for igniting a burner
US20220390104A1 (en) * 2019-10-25 2022-12-08 Bekaert Combustion Technology B.V. Surface stabilized fully premixed gas premix burner for burning hydrogen gas, and method for starting such burner

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019121973A1 (en) 2019-08-15 2021-02-18 Vaillant Gmbh Heating device for a building
US20220390104A1 (en) * 2019-10-25 2022-12-08 Bekaert Combustion Technology B.V. Surface stabilized fully premixed gas premix burner for burning hydrogen gas, and method for starting such burner
DE102019131346A1 (en) 2019-11-20 2021-05-20 Vaillant Gmbh Method for determining the type of fuel using an air flow sensor
DE102020108198A1 (en) * 2020-03-25 2021-09-30 Vaillant Gmbh Method and device for improving the ignition behavior of a premix burner
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