CH670149A5

CH670149A5 -

Info

Publication number: CH670149A5
Application number: CH4628/85A
Authority: CH
Inventors: Josef Wueest
Original assignee: Landis & Gyr Ag
Priority date: 1985-10-28
Filing date: 1985-10-28
Publication date: 1989-05-12
Also published as: DE3542132C2; DE3542132A1; DE3542132C3

Description

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit deren Hilfe eine auch dem Laien verständliche Aussage über die Wirtschaftlichkeit des Betriebs eines Heizkessels möglich 15 ist.

Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Dem Lösungsgedanken liegen die folgenden Überle-20 gungen zugrunde : Der Wirkungsgrad eines Heizkessels wird von verschiedenen Faktoren beeinflusst.

Steigt die Rauchgastemperatur 8r an, so ist das ein Anzeichen dafür, dass mehr Wärme durch den Schornstein verloren geht. Untersuchungen haben gezeigt, dass ein 25 Fallen der Zulufttemperatur 8l einen Anstieg der Rauchgastemperatur 8r bewirkt. Ein Ansteigen der Rauchgastemperatur 8r aufgrund eines Abfalls der Zulufttemperatur 8l kann aber nicht als Indiz für einen schlechten Betriebszustand des Kessels bzw. Brenners angesehen werden. Es ist deshalb 30 angebracht, für die Beurteilung des Zustandes eines Heizkessels nicht die Rauchgastemperatur 8r allein, sondern die Summe von Rauchgastemperatur 8r und Zulufttemperatur 8l zu betrachten. Bei Messungen hat sich herausgestellt, dass eine Änderung der Zulufttemperatur 8l um einen 35 bestimmten Betrag b nicht zu einer Änderung der Rauchgastemperatur Sr um den gleichen Betrag b führt. Es muss deshalb noch ein Faktor a berücksichtigt werden, der von der Bauart der Kesselanlage abhängig, für die einzelnen Kesseltypen aber konstant ist.

40 Eine höhere Kesseltemperatur 8k führt tendenziell auch zu höherer Rauchgastemperatur 8r. Dabei hängt es von der Kesselbauart ab, wie gross der Einfluss der Kesseltemperatur 8k auf die Rauchgastemperatur 8r ist. Untersuchungen haben gezeigt, dass es zweckmässig ist, den Bauart-Einfluss durch 45 einen mit der Kesseltemperatur 8k zu multiplizierenden Faktor ß zu berücksichtigen.

Aufgrund der geschilderten Überlegungen wird eine Kesselzustandstemperatur 0 wie folgt definiert:

so

0 = 8r + a • 8l - ß • 8k

BESCHREIBUNG

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Anzeige des Zustands eines Heizkessels der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art. Infolge steigender Energiepreise hat eine Überwachung von Heizkesseln hinsichtlich wirtschaftlicher Betriebsführung in den letzten Jahren an Bedeutung gewonnen. Auch zur Verhinderung vermeidbarer Schadstoffemissionen ist eine Überwachung von Brennern erforderlich.

Bekannt ist aus der DE-OS 2 753 485 und der DE-OS 2 753 498, dass man durch Messung der Rauchgastemperatur und Bestimmung des Kohlendioxid- oder Sauerstoff-Gehaltes im Rauchgas und eine rechnerische Verknüpfung dieser Messwerte den Wirkungsgrad eines Heizkessels anzeigen kann.

Aus der CH-PS 578 712 ist ausserdem bekannt, dass man das Signal einer Sauerstoffsonde auf der Basis von Zirkon-dioxid, welche den Sauerstoffgehalt des Rauchgases dauernd

Für jeden Kessel- und Brennertyp kann eine optimale Kesselzustandstemperatur ©opt ermittelt werden.

Im stationären Zustand, das heisst nach Beendigung der ersten Aufheizphase nach dem Einschalten des Brenners, soll 55 die Kesselzustandstemperatur © möglichst genau diesem Optimalwert ©oPt entsprechen. Ist der Kessel abgeschaltet oder im Aufheizbetrieb, so ist © grundsätzlich kleiner als ©opt. Alle Veränderungen am Kessel, - Änderung des Luftverhältnisses durch Verstopfen von Brennerdüse oder Zuluft-60 kanal, Russbelag usw. -, führen innert kurzer Zeit zum Anstieg der Kesselzustandstemperatur © über den Wert von ©opt. Die Überschreitung von ©oPt kann deshalb als Merkmal für einen Betrieb des Kessels mit schlechtem Wirkungsgrad angesehen werden; sie soll deshalb dem Anlagenbetreiber 65 signalisiert werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild

Fig. 2 ein weiteres Blockschaltbild

Die Fig. 1 zeigt eine Anordnung, mit der die Rauchgastemperatur 8r mit der Zulufttemperatur 8l und der Kesseltemperatur 8k in Beziehung gesetzt wird. Ein erster Messfühler 1 gibt ein der Rauchgastemperatur 8r entsprechendes elektrisches Signal ab, ein zweiter Messfühler 2 ein der Zulufttemperatur 8l entsprechendes Signal und ein dritter Messfühler 3 ein der Kesseltemperatur 8k entsprechendes Signal. Das vom Messfühler 2 stammende Signal der Zulufttemperatur Sl wird in einem ersten Verstärker 4 um einen ersten Bauartfaktor a verstärkt. Das vom Messfühler 3 stammende Signal der Kesseltemperatur 8k wird in einem zweiten Verstärker 5 um einen zweiten Bauartfaktor ß verstärkt. Die Signale von den Ausgängen des Messfühlers 1 und den Verstärkern 4 und 5 werden drei Eingängen einer Summierschaltung 6 zugeführt. In der Summierschaltung 6 wird ein Ausgangssignal gebildet, dass der Grösse des Signals des Messfühlers 1 zuzüglich dem Signal des Verstärkers 4 abzüglich dem Signal des Verstärkers 5 proportional ist. Durch diese Anordnung entsteht am Ausgang der Summierschaltung 6 ein Signal, das aus der Rauchgastemperatur 8r, der Zulufttemperatur 8l, der Kesseltemperatur 8k. und den beiden Bauartfaktoren a und ß gemäss der Formel

0 = 8r + a • 8l - ß • 8k gebildet ist.

Das am Ausgang der Summierschaltung 6 anstehende, die Kesselzustandstemperatur 0 repräsentierende Signal wird einer Anzeigevorrichtung 7 zugeführt. Die Anzeigevorrichtung kann ein beliebiges Anzeigeinstrument sein. Es kann sich dabei um ein Analoginstrument handeln. Um dem Betreiber eines mit einer solchen Einrichtung ausgestatteten Heizkessels eine klare Aussage über den Kesselzustand zu geben, ist es von Vorteil, wenn auf dem Analoginstrument die Bereiche «gut» und «schlecht» gekennzeichnet sind. Der Betreiber braucht dann kein Fachwissen, um den Zustand des Heizkessels zu erfahren.

Es kann vorteilhaft sein, nicht die Grösse der Kesselzustandstemperatur 0 anzuzeigen, sondern aus ihr ein Signal abzuleiten, das nur dann auftritt, wenn die Kesselzustandstemperatur 0 einen bestimmten einstellbaren Grenzwert überschreitet. Eine solche Anordnung ist in der Fig. 2 gezeigt. Das von der Summierschaltung 6 kommende Signal gelangt an einen ersten Eingang eines Komparators 8 und wird in diesem verglichen mit dem von einer Grenzwert-Einstellvor-richtung 9 abgegebenen Signal. Das vom Komparator 8 abgegebene Signal wird der Anzeigevorrichtung 7 zugeführt. Die Anzeigevorrichtung 7 kann eine beliebige optische oder aktu-stische Warneinrichtung sein, beispielsweise eine lichtemit670149

tierende Diode. Die Kesselzustandstemperatur 0 wird also mit einem einstellbaren Grenzwert verglichen. Wenn die Kesselzustandstemperatur © grösser ist als ein eingestellter Grenzwert, der die optimale Kesselzustandstemperatur ©opt repräsentiert, so wird das durch das Ansprechen der Anzeigevorrichtung 7 signalisiert, im Falle, dass die Anzeigevorrichtung 7 eine Leuchtdiode ist, durch Aufleuchten dieser Leuchtdiode. Dies bedeutet dann, dass der Wirkungsgrad des Kessels infolge eines ungünstigen Kesselzustands schlecht ist, so dass Kessel und Brenner einer Revision unterzogen werden sollten.

Wenn bei bereits bestehenden Heizungsanlagen eine solche Einrichtung zur Anzeige des Kesselzustandes nachgerüstet werden soll, so kann es vorteilhaft sein, den ohnehin vorhandenen Messfühler für die Kesseltemperatur 8k für den neuen Zweck heranzuziehen. In solchen Fällen ist es vorteilhaft, als Messfühler für die Rauchgastemperatur 8r und für die Zulufttemperatur Sl solche des gleichen Typs wie der Messfühler für die Kesseltemperatur 8k anzuwenden, also zum Beispiel Widerstandsfühler oder Thermoelemente.

Bei Zentralheizungsanlagen für kleine und mittlere Wärmeleistungen ist es üblich, dass der Kessel in einem Raum eines bewohnten Hauses, zum Beispiel im Keller, aufgestellt wird. Da von Erdreich umgebene Kellerräume im allgemeinen nur kleinen Temperaturschwankungen unterworfen sind und die Verbrennungsluft für den Brenner aus dem diesen umgebenden Kellerraum stammt, kann die Zulufttemperatur Sl als konstant angenommen und auf ihre Messung und Berücksichtigung bei der Ermittlung der Kesselzustandstemperatur © verzichtet werden. In diesem Fall ist auch die optimale Kesselzustandstemperatur ©opt verschieden von jener Kesselzustandstemperatur ©oPt, die sich bei Berücksichtigung der Zulufttemperatur 8l ergibt. Auf diese Weise lassen sich besonders preiswerte Einrichtungen zur Anzeige des Kesselzustandes herstellen.

In dem Fall, dass die Zuluft für den Brenner nicht aus dem Kellerraum, sondern direkt aus der Umgebung des Gehäuses bezogen wird, ist es zweckmässig, einen allenfalls vorhandenen Aussenfühler für die Temperatur, wie er zur witte-rungsgeführten Regelung von Heizungsanlagen gebräuchlich ist, als Fühler für die Zulufttemperatur 8l mit zu verwenden.

Bei neu einzubauenden Heizungssteuerungen wird es zweckmässig sein, die zur Anzeige des Kesselzustandes nötigen Baugruppen wie die Verstärker 4 und 5, die Summierschaltung 6, die Anzeigevorrichtung 7 sowie gegebenenfalls auch den Komparator 8 und die Sollwert-Einstellvor-richtung 9 in den Kesselregler zu integrieren. Falls der Kesselregler in Digitaltechnik realisiert ist, ist es zweckmässig, auch die Vorrichtung zur Anzeige des Kesselzustandes in Digitaltechnik auszuführen.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

670149 PATENTANSPRÜCHE

1. Vorrichtung zur Anzeige des Zustandes eines Heizkessels in einer Zentralheizungsanlage, insbesondere für kleine und mittlere Wärmeleistungen, bei der eine im Rauchgas gemessene Temperatur mit mindestens einer weiteren Zustandsgrösse in Beziehung gesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Messfühler (1) für die Rauchgastemperatur 8r und ein Messfühler (3) für die Kesseltemperatur 8k. an eine Summierschaltung (6) angeschlossen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich ein Messfühler (2) für die Zuluft-temperatur 8l an die Summierschaltung (6) angeschlossen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (5) vorhanden sind, mit denen das Signal des Messfühlers (3) für die Kesseltemperatur 8k um einen Bauartfaktor ß verstärkt wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (4) vorhanden sind, mit denen das Signal des Messfühlers (2) für die Zulufttemperatur SLum einen Bauartfaktor a verstärkt wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangssignal der Summierschaltung (6) an einem Anzeigeinstrument als Kesselzustandstemperatur 0 dargestellt wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Anzeigeinstrument ein Analoginstrument ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Anzeigeinstrument eine Skala besitzt, auf der die Bereiche «gut» und «schlecht» gekennzeichnet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang der Summierschaltung (6) mit einem ersten Eingang eines Komparators (8) verbunden ist, dass der zweite Eingang des Komparators (8) mit einer Grenzwert-Einstellvorrichtung (9) verbunden ist, und dass der Ausgang des Komparators (8) mit der Anzeigevorrichtung (7) verbunden ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Messfühler (1,2,3) für die Rauchgastemperatur Sr, die Zulufttemperatur 8l und die Kesseltemperatur 8k Widerstandsfühler sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Messfühler (1,2,3) für die Rauchgastemperatur 8r, die Zulufttemperatur 8l und die Kesseltemperatur 8k Thermoelemente sind.

misst, direkt zur Steuerung des Verbrennungsprozesses verwenden kann.

Den bekannten Methoden haftet der Nachteil an, dass ihre Realisation mit grossen Kosten verbunden ist und dass insbe-5 sondere die Messung des Sauerstoff- oder Kohlendioxid-Gehaltes im Rauchgas verschiedene Probleme aufwirft, vor allem hinsichtlich Wartungsfreundlichkeit, wie sie für private Heizungs- und Warmwasserversorgungsanlagen verlangt werden muss. Deshalb werden diese Methoden bei io Kleinsystemen nicht angewendet.