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Infos Ofenregelung

Florian

Schwaiger

Handbeschickte Kaminöfen

• Überwiegend als Zusatzheizung oder Lustfeuerstätte

• Wird meist von wenig erfahrenen Kunden bevorzugt (Design statt Nutzen)

• Im Verhältnis geringe Wirkungsgrade

• Private Müllverbrennungsanlage

• Im Kreuzfeuer der Kritik (Feinstaub etc.)

Kachelofen / Grundofen

• Häufiger Einsatz als Heizung für mehrere Räume

• Wird meist von erfahrenen Kunden genutzt

• Im Verhältnis gute Wirkungsgrade (Heizeinsatz)

• Private Müllverbrennungsanlage

• Im Kreuzfeuer der Kritik (Feinstaub etc.)

Stückholz – ein ungenormter Brennstoff

Verbrennungfester

Brennstoffe

Holzsorte(Buche, Fichte etc.)

Brennstoffform(Natur, Brikett, Pellet, etc.)

Wassergehalt

Elementarzusammensetzung(C, O, H, S, N, A)

A/V-Verhältnis [1/m](Stückholz <, Sägespäne >)

Brennraumabmessungen(Höhe, Breite, Teife)

Brennraummaterialien(Schamotte, Glas, Stahl, Guss)

Verbrennungsluftzufuhr

Förderdruck der Abgasanlage

Wärmeabfuhr aus dem Reaktionsraum

Einflußgrößen auf die Verbrennung von Festbrennstoffen

brennstoffspezifisch brennraumspezifisch

Brennstoffmasse Sonstiges

Steuerung

O2 im Abgas

CO im Abgas

Abgastemperatur

Abgastemperatur-kurvensteigung

Warum Ofenregelung?

• Bedienkomfort

• Vermeidung von Fehlbedienung durch den Betreiber eines

Kachelofens, Kamins, Kaminofens

• Umweltbewusstes heizen

• Energie-Effizienz erhöhen

• Reduzierung der Emissionen

• Feinstaub-Diskussion

Hohe Betriebssicherheit

• Anschluss von Dunstabzugshaube und

Wohnungslüftungsgeräten möglich

• Keine zusätzlichen Sicherheitseinrichtungen erforderlich

• Sensor erfasst die Strömungsrichtung der Heizgase und die

Temperatur, Regeleinheit greift bei Heizgasrückstrom

entsprechend ein

• Störungsfreier Betrieb auch bei Stromausfall

Bequemer Bedienkomfort

Vom Anheizen bis zum Gluthalten werden alle

Verbrennungsphasen geregelt

Alle angeschlossenen Komponenten sind auf eine optimale

Verbrennung abgestimmt

Über Display werden die Betriebszustände und der Zeitpunkt

zum Nachlegen angezeigt

Optische und akustische Warnmeldungen bei Störungen

Ein klein wenig Technik…

Kurze Einführung zur Funktion der Ofenregelung

Universal OfenregelungClever heizen.

Universal Ofenregelung - vom Druck zum Fluss

p1

p2

Messort:p = p2 – p1

• Der Druck p1 im Schornstein, der durch den Auftrieb der warmen und leichten Abgase entsteht, ist geringer als der bei der Ofenzuluft p2. Unterdruck p.

• Folge: Die Luft strebt einen Druckausgleich an und es entsteht eine Luftströmung vom Zuluftstutzen des Ofens zum Schornsteinkopf.

• Ergebnis: Dem Ofen wird Frischluft zugeführt und das Abgas wird abtransportiert.

Problem: Druckmessung

• Druck ist eine indirekte (aber einfache) Messmethode. Bei der Druckmessung wird vereinfachend von einem annähernd direkten Zusammenhang zwischen Unterdruck und Strömung ausgegangen. • Problem: Hindernisse vor dem Messort, wie

z. B. Ablagerungen, Klappen, Einbauten, oder auch nur ein überfüllter Ofen, erzeugen einen zusätzlichen Druckverlust (p4 – p3), der den Unterdruck höher erscheinen lässt, als er tatsächlich ist.

• Mögliche Folge: Der Unterdruck erscheint ausreichend, obwohl die Frischluftzufuhr zu gering ist.

• Abhilfe: Strömung wird direkt gemessen!

p1

p2

p3

p4

Hindernis

Messort:p = p2 – p1 + (p4 –

p3) !

(p4 > p3)

Der Sensor - einziges Messinstrument

Flussmessung

Temperaturmessung

Abgasstrom

Funktionsweise des KW-Sensors

• Der Sensor wird über die Abgastemperatur hinaus erhitzt.

• Der Abgasstrom kühlt das untere Fluss-Thermoelement. Das Abgas wird durch den Sensor beim Vorbeiströmen erwärmt.

• Das obere Fluss-Thermoelement misst nun eine höhere Abgastemperatur. Über den Temperaturunterschied lässt sich die Strömung bestimmen.

• Je höher die Strömung ist, desto mehr Masse und damit auch mehr Wärme wird transportiert. Der Temperaturunterschied vergrößert sich.

• Das Ausgangssignal ist damit abhängig von der Höhe der Strömung und deren Richtung.

• Das Temperatur-Thermoelement misst die Abgastemperatur und es dient zur Temperaturkompensation für den Fluss.

• Abgasstrom y Frischluft + vergaster Brennstoff

• Der Sensor misst die Temperatur, die Höhe des Flusses (Strömung) und die Flussrichtung des Abgases.

• Aus den Daten des Sensors ermittelt die Regelung den Zustand des Abbrandes und die angeschlossenen Komponenten werden daraufhin entsprechend angesteuert.

• Über die Flussmessung kann die Regelung erkennen, wenn die Gefahr eines Rauchgasaustritts in den Aufstellraum droht, was der Fall ist, wenn der Fluss unter einen kritischen Wert sinkt.

• Bevor es zu einem Rauchgasaustritt kommen kann, ergreift die Regelung Gegenmaßnahmen, wie z. B. das Öffnen der Zuluftklappe, das Abschalten der Dunstabzugshaube oder der Wohnraumlüftung etc.

Funktionsweise der Universal Ofenregelung

Regelverhalten - Sauerstoffbedarf

• Jede Abbrandphase benötigt eine bestimmte Menge an Sauerstoff.• Die Regelung passt über die Zuluftklappe als zentralem Regelorgan die Frischluftzufuhr dem Sauerstoffbedarf an.• Allerdings: Sicherheit geht vor Komfort!

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Messzeit [h:mm]

Tem

per

atu

r [°

C]

Heizphasehoher Sauerstoffbedarf

LeistungsphaseSauerstoffbedarf nimmt ab

Glutphasegeringer Sauerstoffbedarf

Vergleich Abbrand mit und ohne Regelung

Bei gleicher Brennstoffmenge lässt sich die Abbranddauer mit der Universal Ofenregelung deutlich verlängern, dieEmissionen werden gemindert.

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Messzeit [h:mm]

Te

mp

era

tur

[°C

]

mit Regelung

ohne Regelung

Regelverhalten - Phasen

• Heizphase: Der Brennstoff benötigt viel Sauerstoff. Die Zuluftklappe ist voll geöffnet, der Rauchsauger läuft und die Dunstabzugshaube wird gesperrt.

• Leistungsphase: Der Bedarf an Sauerstoff nimmt ab. Die Zuluftklappe schließt allmählich und passt die Luftzufuhr an. Ab jetzt sind der Rauchsauger abgeschaltet und die Dunstabzugshaube freigegeben.

• Glutphase: Der Sauerstoffbedarf ist sehr gering. Die Zuluftklappe schließt bis auf ca. 5 %.

• Abkühlphase: Der Abbrand ist beendet. Über das Abgas wird nur noch die Restwärme abgeleitet. Die Zuluftklappe bleibt bei 5 %.

• Standby-Phase: Der Ofen ist abgekühlt (< 60 °C Abgastemperatur). Alle Klappen werden geschlossen. Die Regelung schaltet die Heizung ab.

Einflussgrößen

Die Universal Ofenregelung zieht für ihr Regelverhalten folgende Parameterheran. Sie berücksichtigt dabei die Einflüsse mehrer Größen gleichzeitig.

• Temperatur: Grenztemperaturen, Einleiten von Glut- und Abkühlphase

• Fluss: Grenzfluss, Richtung des Flusses, Regelung in der Leistungsphase

• Temperaturänderungsgeschwindigkeit: Erkennen und Einleiten von Heiz-, Leistungs- und Glutphase, Regelung in der Leistungsphase

• Zeit: Zeitrahmen für die Heizphase, Einleiten der Standby-Phase

• angeschlossene Komponenten: Auswirkungen auf das Sicherheits- und Regelverhalten

Problemlösung - mangelnder Fluss

Lösung anhand der angeschlossenen Komponenten:

• Meldung Display

• Zuluftklappe voll auf, Zugbegrenzer zu

• Rauchsauger ein

• Dunstabzugshaube aus

• Meldung „Fenster öffnen“

• Wohnraumlüftung aus

• Optische + Akustische Signalmeldung

Problemlösung – zu hohe Temperatur

Lösung anhand der angeschlossenen Komponenten:

• Zuluftklappe auf 5 %, Zugbegrenzer auf

• Rauchsauger aus

• Dunstabzugshaube freigegeben

• Wohnraumlüftung freigegeben

Anschlüsse der Universal Ofenregelung

Komfort-Ausführung:

• Sensor

• Zuluftklappe

• Display

• Abgasklappe

• Dunstabzugshaube

• Ofentürschalter

• RS485-Schnittstelle

Expert-Ausführung, zusätzlich

• Rauchsauger

• Wohraumlüftung

• Fensterschalter

• 2. Abgasklappe

• Funk-Modul

• Zugbegrenzer

Display der Universal Ofenregelung - Anzeige

• Untermenü: Anzeige, Anwahl und Veränderung der variablen Parameter

• Hauptmenü: Ausgabe von Meldungen und Statusanzeigen (Temperatur, Fluss etc.), Anzeige der angeschlossenen Komponenten

Display der Universal Ofenregelung - Tasten

• Lichttaste: Einschalten der Displaybeleuchtung, Aufheben der Tastensperre und Aufrufen der Kontrasteinstellung

• Tasten Auf und Ab: Im Hauptmenü zum Rollen der Anzeige und zur Einstellung des Kontrastes, im Untermenü zur Anwahl eines zu verstellenden Parameters

• Menü-Taste: Auswahl des Untermenüs und Auswahl eines zu verstellenden Parameters

• Start-/OK-Taste: Power-Taste im Hauptmenü, im Untermenü zur Bestätigung einer Einstellung und zur Rückkehr ins Hauptmenü

Anschlußmöglichkeiten

Rauchsauger-Modul

Rauchsauger Abgasklappe Anschluss für das Funkmodul Anschluss für denFensterkontaktschalter

Anschluss für diekontrollierte Wohnraumlüftung

Zugbegrenzer

Regeleinheit

Zuluftklappe

Abgasklappe

Display (Parametrierungsmodul)

Diagnose bzw. RS-485Schnittstelle

Ofentürschalter

Anschluss für dasDunstabzughaubenmodul

Sensor

Zulassungen – aktueller Stand

TÜV (Süd):

prüft nach Sicherheitskriterien der Anwendung sowie des Gerätes (z.B. el. Sicherheit)

• Positive Prüfung führt zum CE-Zeichen (Gerät darf in den Handel)

• Prüfung ist abgeschlossen, CE-Zeichen ist erteilt

DIBt (Deutsches Inst. für Bautechnik):

prüft nach Bauregelliste bzw. technischen Vorschriften

• Derzeit noch keine allg. gültigen Prüfkriterien definiert

• Prüfkriterien werden definiert

• Prüfung wird durchgeführt (ca. Mitte 07)

Regelung oder Steuerung?

DIN 19226 besagt:

Regelung:

Das Regeln, die Regelung, ist ein Vorgang, bei dem fortlaufend eine Größe, die Regelgröße (zu regelnde Größe), erfasst, mit einer anderen Größe, der Führungsgröße, verglichen und im Sinne einer Angleichung an die Führungsgröße beeinflusst wird.

Steuerung:

Ist sie (Regelgröße) nicht vorhanden, spricht man von einer Steuerung. Merkmal einer Steuerung ist also die fehlende Rückkopplung. Steuerungen werden häufig zur Kontrolle von Systemen eingesetzt, die in klar definierte Schritte mit messbaren Kriterien für das Ende eines Schrittes unterteilt sind.

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit.