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Dokumentenidentifikation DE10132755B4 14.07.2005
Titel Verfahren und Anordnung zum Ermitteln des Kondensatanfalls in einem Kamin
Anmelder Robert Bosch GmbH, 70469 Stuttgart, DE
Erfinder Da Silva, Pedro, 73230 Kirchheim, DE
Vertreter Gleiss Große Schrell & Partner Patentanwälte Rechtsanwälte, 70469 Stuttgart
DE-Anmeldedatum 10.07.2001
DE-Aktenzeichen 10132755
Offenlegungstag 30.01.2003
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 14.07.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 14.07.2005
IPC-Hauptklasse G01F 1/86
IPC-Nebenklasse F23N 5/00   G01F 1/66   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln des Kondensatanfalls in einem von Abgas, insbesondere aus einem Brennwertgerät, durchströmbaren Kamin. Die Erfindung betrifft ferner eine Anordnung zum Ermitteln des Kondensatanfalls in einem von Abgas, insbesondere aus einem Brennwertgerät, durchströmbaren Kamin.

Im Wärmetauscher von Brennwertgeräten wird die in den Abgasen enthaltene Kondensationswärme genutzt, die bei herkömmlichen Heizungsanlagen ungenutzt durch den Kamin entweichen kann. Das Kondensat tritt dabei im Allgemeinen über einen Kondensatablauf aus dem Brennwertgerät aus. Allerdings ist es nicht zu vermeiden, dass das Abgas Kondensat in den an einem Brennwertgerät angeschlossenen Kamin transportiert, so dass in dem Kamin ein gewisser Kondensatanfall vorliegt.

Bei erprobten Systemen aus Brennwertgerät und Kamin existieren Erfahrungswerte, wodurch man auf der Grundlage der Bestimmung der Abgastemperatur auf eine übermäßige Kondensatbildung im Kamin schließen kann. Folglich kann man auf der Grundlage dieser Erfahrungswerte Gegenmaßnahmen gegen den Kondensatanfall ergreifen.

Verwendet man nun aber ein bislang unbekanntes System aus Brennwertgerät und Kamin, beispielsweise beim Anschluss eines neuen Brennwertgerätes an einen bereits bestehenden Kamin, so liegen derartige Erfahrungswerte nicht vor. Man ist daher nicht in der Lage, aus der Abgastemperatur auf einen übermäßigen Kondensatanfall rückzuschließen.

Aus der US 4 419 898 ist es bei einem Verfahren und einer Vorrichtung zum Bestimmen des Massenflusses einer Flüssigkeit bereits an sich bekannt, den Massenfluss aus Messdaten von Sensoren zu berechnen, die an unterschiedlichen Stellen eines zur Förderung der Flüssigkeit dienende Rohres angeordnet sind.

Weiter ist es aus der US 5 440 937 bei einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Messung einer Gasströmungsgeschwindigkeit in einem hohen Kamin bereits bekannt, den Gasvolumenstrom durch den Kamin an einer Messstelle am oberen Ende des Kamins zu bestimmen. Eine Messung von Massenströmen ist jedoch nicht vorgesehen.

Außerdem offenbart die DE 39 23 805 A1 ein brennerbeheiztes Gerät, wobei in einem Kamin Sensoren zur Messung der Feuchtigkeit bzw. Temperatur angeordnet sind. Massenströme werden jedoch nicht gemessen.

Die Erfindung besteht in einem Verfahren zum Ermitteln des Kondensatanfalls in einem von Abgas, insbesondere aus einem Brennwertgerät, durchströmten Kamin mit den Schritten: Ermitteln des Massenstroms durch den Kamin an einer ersten Stelle, Ermitteln des Massenstroms durch den Kamin an einer zweiten Stelle, die bezüglich der ersten Stelle stromabwärts liegt, Vergleichen der ermittelten Massenströme und Ermitteln des Kondensatanfalls aus dem Vergleich der ermittelten Massenströme. Die erste Stelle kann beispielsweise hinter der Strömungssicherung des Brennwertgerätes angeordnet sein, während die zweite Stelle im Bereich des Kaminaustritts liegt. Verändern sich nun die Massenströme an den beiden genannten Stellen in einer Weise, die nicht mit einer erlaubten Menge eines Kondensatanfalls verträglich ist, so kann hieraus auf einen überhöhten Kondensatanfall geschlossen werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist in besonders vorteilhafter Weise dadurch weitergebildet, dass Volumenströme an der ersten Stelle und an der zweiten Stelle ermittelt werden und dass aus den Volumenströmen und weiteren Messwerten die Massenströme ermittelt werden. Die Volumenströme sind geeignete Ausgangsgrößen, um hieraus die im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendeten Massenströme zu berechnen. Allerdings werden die Massenströme von weiteren Parametern beeinflusst, so dass diese bei der Bestimmung der Massenströme aus den Volumenströmen berücksichtigt werden sollten.

Weiterhin ist es besonders vorteilhaft, dass die Volumenströme und die Temperaturen an der ersten Stelle und der zweiten Stelle zum Ermitteln der Massenströme ermittelt werden. Da das Volumen des Abgases bei gegebener Masse von der Temperatur abhängt, ist es sinnvoll, Temperatursensoren vorzusehen, um die Massenströme zuverlässig zu bestimmen.

Weiterhin ist es vorteilhaft, dass die Volumenströme und die Drücke an der ersten Stelle und der zweiten Stelle zum Ermitteln der Massenströme ermittelt werden. Wiederum ist festzustellen, dass ein Volumen des Gases bei gegebener Masse vom herrschenden Druck abhängt, so dass auch eine Druckbestimmung eine zuverlässige Massenstrombestimmung unterstützt.

Ebenfalls kann vorgesehen sein, dass die Druckdifferenz zwischen der ersten Stelle und der zweiten Stelle ermittelt wird. Eine solche Ermittlung der Druckdifferenz bei gleichzeitiger Ermittlung des Volumenstroms ergibt ein geeignetes Wertepaar, um einen übermäßigen Kondensatanfall zu erkennen.

Es kann vorteilhaft sein, dass die Volumenströme an der ersten Stelle und/oder der zweiten Stelle mit Flügelrädern ermittelt werden. Eine solche an sich bekannte Bestimmung von Volumenströmen lässt sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorteilhaft einsetzen.

Ebenfalls kann nützlich sein, dass die Massenströme mittels thermischen Anemometern ermittelt werden. Auf der Grundlage der Verwendung thermischer Anemometer ist die Bestückung einer Anordnung mit Temperatursensoren an den entsprechenden Stellen der Volumenstrombestimmung entbehrlich.

Das Verfahren ist in besonders vorteilhafter Weise dadurch weitergebildet, dass ein Identifikationslauf durchgeführt wird, bei dem bei unterschiedlichen Druckdifferenzen zwischen der ersten Stelle und der zweiten Stelle die Volumenströme ermittelt werden, so dass eine Kennlinie resultiert, dass ein aktueller Volumenstrom bei aktueller Druckdifferenz mit dem entsprechenden Kennlinienwert verglichen wird und dass in Abhängigkeit des Vergleichs Gegenmaßnahmen gegen den Kondensatanfall ergriffen werden können. Bei dem Identifikationslauf wird beispielsweise das Gebläse des Brennwertgerätes zwischen minimaler und maximaler Leistung gefahren. Während dieser Leistungsänderung des Gebläses wird mit Hilfe von Drucksensoren der Druckabfall zwischen dem ersten Punkt hinter der Strömungssicherung und dem zweiten Punkt am Kaminaustritt bestimmt. Die resultierende Kennlinie, die die Abhängigkeit des Volumenstroms vom Druckabfall beschreibt, dient dann der Identifikation des pneumatischen Kaminwiderstands. Stellt sich während des Betriebs der Anlage heraus, dass sich der pneumatische Kaminwiderstand in nicht zulässiger Weise von dem beim Identifikationslauf bestimmten pneumatischen Kaminwiderstand ändert, so kann auf einen erhöhten Kondensatanfall geschlossen werden. Nachfolgend können Gegenmaßnahme getroffen werden.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass als Gegenmaßnahmen gegen den Kondensatanfall die Nachlaufzeit des Gebläses eines an den Kamin angeschlossenen Brennwertgerätes erhöht wird. Durch den erhöhten Nachlauf kann eine Trocknung des Kamins erfolgen.

Ebenfalls kann vorgesehen sein, dass als Gegenmaßnahme gegen den Kondensatanfall ein an den Kamin angeschlossenes Brennwertgerät getaktet betrieben wird. Eine solche Taktung des Brennwertgerätes beziehungsweise eine kurzfristige Abschaltung des Brenners zum Lüften des Kamins kann ebenfalls der Trocknung des Kamins förderlich sein.

Ebenfalls kann vorgesehen sein, dass als Gegenmaßnahme gegen den Kondensatanfall die Abgastemperatur erhöht wird. Auch hierdurch kann eine beschleunigte Trocknung des Kamins erfolgen.

Die Erfindung besteht weiterhin in einer Anordnung zum Ermitteln des Kondensatanfalls in einem von Abgas, insbesondere aus einem Brennwertgerät, durchströmbaren Kamin mit Mitteln zum Ermitteln des Massenstroms durch den Kamin an einer ersten Stelle, Mitteln zum Ermitteln des Massenstroms durch den Kamin an einer zweiten Stelle, die bezüglich der ersten Stelle stromabwärts liegt, Mitteln zum Vergleichen der ermittelten Massenströme und Mitteln zum Ermitteln des Kondensatanfalls aus dem Vergleich der ermittelten Massenströme. Somit steht eine Anordnung zur Verfügung, mit der vorzugsweise das erfindungsgemäße Verfahren durchführbar ist, wobei die im Rahmen der Beschreibung des Verfahrens genannten Vorteile für die Anordnung gleichermaßen gelten.

Besonders bevorzugt ist es, dass die Mittel zum Ermitteln der Massenströme Mittel zum Ermitteln von Volumenströmen an der ersten Stelle und an der zweiten Stelle aufweisen und dass Mittel zum Ermitteln weiterer Messwerte vorgesehen sind. Auf diese Weise lassen sich aus den Volumenströmen in zuverlässiger Weise die Massenströme bestimmen. Da der Kondensatanfall in einem bestimmten Strömungsbereich von den Massenströmen an den Endpunkten dieses Strömungsbereiches abhängt, können somit zuverlässige Bestimmungen des Kondensatanfalls durchgeführt werden.

Es ist weiterhin besonders zu bevorzugen, dass die erfindungsgemäße Anordnung so weitergebildet ist, dass Temperatursensoren an der ersten Stelle und an der zweiten Stelle vorgesehen sind. Die Bestimmung der Temperaturen hilft bei einer zuverlässigen Bestimmung von Massenströmen aus Volumenströmen.

Gleichermaßen kann vorteilhaft sein, dass Drucksensoren an der ersten Stelle und an der zweiten Stelle vorgesehen sind. Auch die Drücke sind einflussreiche Parameter, die das Verhältnis aus Volumen und Masse beeinflussen, so dass zuverlässige Massenstrombestimmungen auf der Grundlage von Volumenbestimmungen erfolgen können.

Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass ein Druckdifferenzsensor zum Ermitteln der Druckdifferenz zwischen der ersten Stelle und der zweiten Stelle vorgesehen ist. Die Bestimmung der Druckdifferenz ist nützlich, da auch die Massenstromdifferenz als entscheidende Bestimmungsgröße für den Kondensatanfall angesehen werden kann.

Weiterhin kann es besonders nützlich sein, dass zum Ermitteln der Volumenströme an der ersten Stelle und/oder der zweiten Stelle Flügelräder vorgesehen sind. Mit derartigen Flügelrädern lässt sich in zuverlässiger Weise ein Volumenstrom bestimmen.

Besonders nützlich ist, dass thermische Anemometer zum Ermitteln der Massenströme vorgesehen sind. Durch die Verwendung derartiger thermischer Anemometer sind Temperatursensoren entbehrlich, wobei dennoch eine zuverlässige Massenstrombestimmung an den jeweiligen Positionen der Anemometer erfolgen kann.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass es möglich ist, an bestehenden Kaminen neuartige beziehungsweise bislang noch nicht an den Kaminen verwendete Brennwertgeräte anzuschließen und dennoch eine zuverlässige Überwachung des Kondensatanfalls zu ermöglichen.

Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die begleitende Zeichnung anhand einer bevorzugten Ausführungsform beispielhaft erläutert.

Dabei zeigt:

1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung. Es ist ein Brennwertgerät 10 zu erkennen, das an einem Kamin 12 angeschlossen ist. Aus dem Brennwertgerät 10 ausströmendes Abgas strömt durch den Kamin 12 in die Atmosphäre. An einer ersten Stelle 14 hinter der Strömungssicherung ist ein Volumenstromsensor 18 vorgesehen. Der Sensor 22 kann beispielsweise ein Temperatursensor und/oder ein Drucksensor sein, wobei die entsprechenden Größen ebenfalls an der ersten Stelle 14 gemessen werden. An der zweiten Stelle 16, die in Strömungsrichtung stromabwärts bezüglich der ersten Stelle 14 liegt, sind ebenfalls ein Volumenstromsensor 20 und wiederum ein Drucksensor und/oder ein Temperatursensor 24 angeordnet. Der Kondensatanfall zwischen der ersten Stelle 14 und der zweiten Stelle 16 abzüglich der Rückverdampfung kann über die Veränderung des Abgasvolumenstromes und weiterer Parameter, beispielsweise der Abgastemperatur, erfasst werden.

Vorzugsweise werden die pneumatischen Eigenschaften des Kamins 12 bei einem vorgeschalteten Identifikationslauf ermittelt. Das Gebläse, dessen Kennlinie allgemein bekannt ist, wird zwischen minimaler und maximaler Leistung gefahren. Währenddessen wird, mit Hilfe von Drucksensoren 22, 24 der Druckabfall zwischen der ersten Stelle 14 und der zweiten Stelle 16 erfasst. Man erhält hieraus eine Kennlinie, die den Volumenstrom als Funktion des Druckabfalls beschreibt und welche der Identifikation des pneumatischen Kaminwiderstandes dient.

Auf der Grundlage der dargestellten Anordnung ist es möglich zu bestimmen, wie viel Wasser im Kamin geblieben ist. Wenn dieser Wert eine beispielsweise durch Erfahrung zu ermittelnde Grenze überschreitet, werden Gegenmaßnahmen ergriffen, beispielsweise eine Erhöhung der Abgastemperatur und/oder eine Senkung des Abgastaupunktes. Besonders vorteilhaft ist auch zu erwähnen, dass ein im Rahmen der vorliegenden Erfindung eingesetzter Temperatursensor 24 im Bereich des Ausgangs des Kamins 12 ebenfalls im Rahmen eines Vereisungsschutzes eingesetzt werden kann.

Die vorhergehende Beschreibung der Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihre Äquivalente zu verlassen.


Anspruch[de]
  1. Verfahren zum Ermitteln des Kondensatanfalls in einem von Abgas, insbesondere aus einem Brennwertgerät (10), durchströmbaren Kamin (12) mit den Schritten:

    – Ermitteln des Massenstroms durch den Kamin (12) an einer ersten Stelle (14),

    – Ermitteln des Massenstroms durch den Kamin (12) an einer zweiten Stelle (16), die bezüglich der ersten Stelle (14) stromabwärts liegt,

    – Vergleichen der ermittelten Massenströme und

    – Ermitteln des Kondensatanfalls aus dem Vergleich der ermittelten Massenströme.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

    – dass Volumenströme an der ersten Stelle (14) und an der zweiten Stelle (16) ermittelt werden und

    – dass aus den Volumenströmen und weiteren Messwerten die Massenströme ermittelt werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Volumenströme und die Temperaturen an der ersten Stelle (14) und der zweiten Stelle (16) zum Ermitteln der Massenströme ermittelt werden.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Volumenströme und die Drücke an der ersten Stelle (14) und der zweiten Stelle (16) zum Ermitteln der Massenströme ermittelt werden.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckdifferenz zwischen der ersten Stelle (14) und der zweiten Stelle (16) ermittelt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Volumenströme an der ersten Stelle (14) und/oder der zweiten Stelle (16) mit Flügelrädern ermittelt werden.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Massenströme mittels thermischen Anemometern ermittelt werden.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

    – dass ein Identifikationslauf durchgeführt wird, bei dem bei unterschiedlichen Druckdifferenzen zwischen der ersten Stelle (14) und der zweiten Stelle (16) die Volumenströme ermittelt werden, so dass eine Kennlinie resultiert,

    – dass ein aktueller Volumenstrom bei aktueller Druckdifferenz mit dem entsprechenden Kennlinienwert verglichen wird und

    – dass in Abhängigkeit des Vergleichs Gegenmaßnahmen gegen den Kondensatanfall ergriffen werden können.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Gegenmaßnahme gegen den Kondensatanfall die Nachlaufzeit des Gebläses eines an den Kamin (12) angeschlossenen Brennwertgerätes (10) erhöht wird.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Gegenmaßnahme gegen den Kondensatanfall ein an den Kamin (12) angeschlossenes Brennwertgerät (10) getaktet betrieben wird.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Gegenmaßnahme gegen den Kondensatanfall die Abgastemperatur erhöht wird.
  12. Anordnung zum Ermitteln des Kondensatanfalls in einem von Abgas, insbesondere aus einem Brennwertgerät (10), durchströmbaren Kamin (12) mit:

    – Mitteln zum Ermitteln des Massenstroms durch den Kamin (12) an einer ersten Stelle (14),

    – Mitteln zum Ermitteln des Massenstroms durch den Kamin (12) an einer zweiten Stelle (16), die bezüglich der ersten Stelle (14) stromabwärts liegt,

    – Mitteln zum Vergleichen der ermittelten Massenströme und

    – Mitteln zum Ermitteln des Kondensatanfalls aus dem Vergleich der ermittelten Massenströme.
  13. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,

    – dass die Mittel zum Ermitteln der Massenströme Mittel zum Ermitteln von Volumenströmen an der ersten Stelle (14) und an der zweiten Stelle (16) aufweisen und

    – dass Mittel zum Ermitteln weiterer Messwerte vorgesehen sind.
  14. Anordnung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass Temperatursensoren an der ersten Stelle (14) und an der zweiten Stelle (16) vorgesehen sind.
  15. Anordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass Drucksensoren an der ersten Stelle (14) und an der zweiten Stelle (16) vorgesehen sind.
  16. Anordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druckdifferenzsensor zum Ermitteln der Druckdifferenz zwischen der ersten Stelle (14) und der zweiten Stelle (16) vorgesehen ist.
  17. Anordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ermitteln der Volumenströme an der ersten Stelle (14) und/oder der zweiten Stelle (16) Flügelräder vorgesehen sind.
  18. Anordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass thermische Anemometer zum Ermitteln der Massenströme vorgesehen sind
Es folgt ein Blatt Zeichnungen






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