Befestigung des Kesseltemperatursensors

[LitolaLV]

Seit geraumer Zeit habe ich beobachtet, dass Kesseltemperaturen über 120 °C angezeigt werden. Das kann sich dann ja nur auf den Kessel selbst, aber nicht auf das Kesselwasser beziehen.

Frage: Ist die Anzeige von Kesseltemperaturen über 120 °C unter normalen Betriebsbedingungen in Ordnung?

Nun wurde im Sommerbetrieb das Warmwasser plötzlich nicht mehr ausreichend beheizt, und die Anzeige von Kesseltemperaturen weit über 100 °C ging gar nicht mehr zurück, obwohl die Temperatur des Heizwassers inzwischen auf 35 °C gefallen war. Beim Bewegen des Kabels des Kesseltemperatursensors nahm die Anzeige wieder vernünftige Werte an, und die Beheizung des Warmwasser funktioniert wieder einwandfrei.

Fragen:

Ist es in Ordnung, wenn der Kesseltemperatursensor ganz lose in seiner Einsteckhülse liegt? 

Gehört der Kesseltemperatursensor soweit wie möglich in die Einsteckhülse hineingesteckt? Oder nur soweit, bis seine Metallummantelung nicht mehr sichtbar ist, sodass die Kunststoffummantelung seines Kabels nicht in der Hülse steckt, damit sie nicht der Kesseltemperatur ausgesetzt ist?

[Kundendienst]

Soweit wie möglich bis zum Anschlag sämtliche Fühler in die Tauchhülse einschieben.


Was für eine Regelung hast du denn verbaut? Womöglich liegt es an dieser das die Temperatur so hoch anzeigt?
Fühler schon mal gemessen ob der Widerstand stimmt?

[Franky]

Du solltest noch hinzufügen, um welchen Kessel es sich überhaupt handelt.

Grundsätzlich würd ich meinen, dass bei einem herkömmlichen Kessel die 120°C nicht erreicht werden. Bei einem Brennwert-Kessel erst recht nicht. Im Normalfall entspricht die Kesseltemperatur der ungemischten Vorlauftemperatur. Werden stark nach oben abweichende Temperaturen angezeigt, dürfte der Fühler einen Defekt aufweisen und sollte ersetzt werden.

Möglich wäre aber auch, dass deine Ladepumpe nicht mehr funktioniert. Hier heizt der Kessel sehr schnell hoch(Wärmeanforderung besteht ja durch den auskühlenden Speicher), die Wärme wird aber nicht weggeschafft. Durch den folgenden Wärmestau wäre es denkbar, dass die Temperatur stark ansteigt.

Und ja, die Temperaturfühler sind bei einem Gusskessel relativ lose bis Anschlag eingesteckt. Die Temperaturen können der Kunststoffummantelung eigentlich nichts anhaben.

[LitolaLV]

Danke für die ausführliche, zielgenaue Beantwortung. Also kann die Tauchhülse bei einem Wärmestau heißer als 100 °C werden?

Der Kesseltyp ist LV015 gesteuert von Duomatik. Auch der Vorlauf blieb kalt. Ladekreis ist in Ordnung und entlüftet.

Nachdem ich das Kabel leicht bewegt hatte, werden jetzt vernünftige Kesseltemperaturwerte, beispielsweise 60 °C bei einer Speichertemperatur von 55 °C angezeigt. Eine erneute Bewegung des Kabels stellte das Fehlverhalten nicht wieder her. Der Fehler scheint also nicht ohne Weiteres reproduzierbar zu sein.

Bei einem Bruch des Sensorkabels hätte wohl die Sensorüberwachung oder zumindest der Sensortest angesprochen?
Ein Kurzschluss im Sensorkabel hätte bei dem PTC-Sensor (positive temperature coefficient) wohl zur Anzeige von zu niedrigen statt von zu hohen Temperaturmesswerten geführt. Bei einem generellen inneren Defekt des Sensors hätte ich wohl nicht diese Berührungsempfindlichkeit am Sensorkabel festgestellt.

Frage:
Was ist denn nun typischerweise die GENAUE Ursache für dieses Fehlverhalten?

[CustomerCareStefan]

Hallo LitolaLV,

bevor die Kesseltemperatur überhaupt auf dieses Niveau steigen könnte, greifen Sicherheitseinrichtungen an der Regelung. Zunächst der Temperaturregler (Werkseinstellung 75 °C) und danach der STB (~95°C).
Bei dir ist vermutlich der Kesselsensor defekt. Wenn hier durch eine Beschädigung zusätzlicher Widerstand vorhanden ist, kann es zu der genannten Temperaturanzeige kommen. Überprüfen kann man dies letztendlich auch durch eine Widerstandsmessung. Beim Sensor handelt es sich um einen PTC500 Sensor. Die Bestellnummer lautet 7814615.

Beste Grüße °sr

[LitolaLV]

Danke, auch für diese Antwort!
Was ich noch besser verstehen möchte:
Ist ein Szenario vorstellbar, bei dem die von mir geschilderten Beobachtungen auch dann auftreten, wenn der Kesseltemperatursensor nicht defekt ist, beispielsweise, wenn er nicht tief genug in der Tauchhülse steckt oder seine Außenhülle eines der beiden benachbarten Kupferdrähte berührte? Oder ist das logisch ausgeschlossen? Führen die beiden benachbarten Kupferdrähte zum Temperaturregler oder zur STB?

[CustomerCareStefan]

So lange die Isolierung des Sensors oder das Sensorelement nicht beschädigt ist, kann das ausgeschlossen werden.
Die Kupferdrähte führen zum STB und zum TR.

Beste Grüße °sr

[Franky]

Wird denn nun die eingestellte WW-Temperatur wieder erreicht ? Besteht überhaupt eine Wärmeanforderung für das Warmwasser ?

[LitolaLV]

Danke für die Nachfrage! Nach dem Bewegen des Kesseltemperatursensors ist jetzt anscheinend alles wieder in bester Ordnung, geradeso, als wenn nichts gewesen wäre.

Habe aber gelernt, Vorfälle dieser Art als letzte Warnung zu verstehen. Daher will ich nun verstehen, wie es überhaupt zu diesem Fehlverhalten der Messwerterfassung kommen konnte. Der PTC-Widerstand des Kesseltemperatursensors wird wohl mittels einer Messbrücke in der Elektronikleiterplatte A2, E7 erfasst. Von der Elektronikleiterplatte A2, E7 müsste es doch einen Schaltplan geben? Anhand dessen könnte ich mir selbst überlegen, welche Auswirkung hier ein Nebenschluss zu Masse auf die Temperaturerfassung hätte.

[Franky]

Meist zeichnet hier der Sensor selbst oder eben gewisse Übergangswiderstände verantwortlich. Lasse mal die Kabelenden etwas korrodiert sein. Mit der Bewegung wurde die Oxidschicht zumindest teilweise entfernt, der Sensor übermittelt nun wieder korrekte Werte. Eine Beobachtung könnte sicher nicht schaden. Eventuell tritt dieser Messfehler bald wieder auf.

[LitolaLV]

Nun habe ich Folgendes festgestellt. Wenn der Kesseltemperatursensor im Abschaltbetrieb herausgezogen ist, geht die Kesseltemperaturanzeige auf 24 °C herunter. Bewegen, vorsichtiges Biegen und leichtes Verdrillen des Kabels des Kesseltemperatursensors änderte nichts an der Kesseltemperaturanzeige (auch nicht im eingesteckten Zustand). Gleiches gilt für Berührung der Sensorumhüllung mit einem der Kupferdrähte für STB und TR. Im eingesteckten Zustand geht die Kesseltemperaturanzeige wieder auf beispielsweise 50 °C hoch. Vielleicht hatte Franky mit seiner Vermutung Recht, und es hatte sich an den Steckkontakten eine Oxidschicht gebildet. Der PTC soll sich ja nicht selbst beheizen. Folglich sind der Messstrom und die an ihn angelegte Spannung eher klein. Bei Spannungen wie beispielsweise 230 V sind dünne Oxydschichten auf der Oberfläche von Kontakten wenig störend, da sie durch die höhere Spannung überwunden werden. Bei kleinen Spannungen ist dies aber nicht der Fall. Bei der ansonsten ausgereiften Konstruktion hatte Viessmann daran vielleicht nicht gedacht? Sind die Kontakte des Steckverbinders für den Kesseltemperatursensor vergoldet?

[Franky]

Die Kontakte sind bei den Sensoren sicher nicht vergoldet.
Und genaugenommen läuft über den Sensor keine Spannung, sondern es wird nur ein mehr oder weniger grosser Widerstand gegen Masse übertragen. Oder anders ausgedrückt: Über das Kabel des Sensors wird keine Schalt- oder Messspannung geleitet.
Eine kleine Ausnahme bildet hier der STB. Der kleine Kupferdraht ist hier eine Kapillare, welche mit einer Flüssigkeit gefüllt ist. Durch Erwärmung dehnt sich die Flüssigkeit in einem definierten Bereich aus und löst den Schaltvorgang aus. Meist wird hier mind. die Stromzufuhr zum Brenner abgeschaltet, welche dann manuell wieder zugeschaltet werden muss.

[LitolaLV]

Viessmann wird das Rad hier nicht neu erfunden haben. Für Widerstandsmessungen sind folgende zwei Grundprinzipien bekannt:
1. Ermitteln von Strom und Spannung an dem zu messenden Widerstand,
2. Vergleich des zu messenden Widerstands mit einem Widerstand bekannter Größe (Brückenmethode)
(siehe Wilhelm Walcher: Praktikum der Physik, Seite 234
https://books.google.de/books?id=mjzzBgAAQBAJ&pg=PA234&lpg=PA234&dq=widerstandsmessung+grundprinzipi...).

Frage: Welches der obengenannten Grundprinzipien für Widerstandsmessung wird für die Messung des Widerstands des temperaturabhängigen Kesseltemperaturssensors (PTC) angewendet?

Ich vermute, dass für den Kesseltemperatursensor das erste Grundprinzip in folgender Ausprägung angewendet wird: Einprägen eines vorgegebenen Stroms mittels einer einfachen Stromquelle und Messen der am Widerstand abfallenden Spannung. Ein nicht unüblicher Weg besteht darin, eine bekannte Spannung mittels eines Spannungsteilers in zwei Teilspannungen aufzuteilen, wobei in dem Spannungsteiler ein wenig temperaturabhängiger Widerstand (als Innenwiderstand der Stromquelle) mit dem temperaturabhängigen (PTC-Widerstand) in Serie geschaltet ist.

Korrosion war das richtige Stichwort. Dass die Auswahl des Oberflächenmaterials von Klemm- oder Steckverbindern besondere Beachtung verdient, ist selbstverständlich. Für Steckverbinder sind Ag, Au-Legierung, Pd und PdNi üblich (siehe http://www.electrical-contacts-wiki.com/index.php/Anwendungstabellen_und_Richtwerte_f%C3%BCr_den_Ein...). Für Kfz-Anwendungen bei geringer Steckhäufigkeit werden meist Sn und Sn-Legierungen verwendet.

Frage: Welches Kontaktmaterial hat Viessmann für den Steckverbinder des Kesseltemperatursensors gewählt?

[CustomerCareStefan]

Hallo LitolaLV,

die Messung erfolgt über das von dir beschriebene 1. Prinzip.
Das Kontaktmaterial des Steckers besteht aus CuNiZn mit einer selektiven Au Beschichtung.

Beste Grüße °sr

[LitolaLV]

Nach geraumer Zeit gab es hier nun wieder eine Kesseltemperaturanzeige von 113 °C. Bewegen und Biegen des Zuleitungskabels zum Kesseltemperatursensor hat daran zunächst nichts geändert. Aber als ich sein Zuleitungskabel gerade soweit aus der Tauchhülse herausgezogen hatte, dass die metallische Sensorumhüllung den Rand der Tauchhülse berührte. Zeigte er wieder eine plausible Temperatur von weit unter 100 °C an.

Zum Verständnis hätte ich nun gerne folgende Frage beantwortet:
Beeinflussen die vom Kesseltemperatursensor ermittelten Messwerte nur die Kesseltemperaturanzeige oder auch das Starten und Auschalten des Brenners?

Denkbar wäre ja auch, dass nur die Temperatur im Warmwasserspeicher und die Temperaturregelung TR, die wie der STB, wohl auch eine Kanüle hat, das Starten und Ausschalten des Brenners beeinflussen, und der Kesseltemperatursensor gar nicht.

[Franky]

Die Kesseltemperaturanzeige beeinflusst nicht das Schaltverhalten. Das Thermometer dient nur der optischen Kontrolle der Temperatur für den Nutzer der Anlage.

[CustomerCareStefan]

Hallo LitolaLV,

in der Warmwasserbereitung fährt die Anlage beispielsweise 20K über Warmwasser-Solltemperatur bis die vom Speichersensor gemessene Temperatur die Warmwasser-Solltemperatur + 2,5 K erreicht.

Wie oben bereits geschildert, kann die Kesseltemperatur real die Temperatur von 113°C eigentlich nicht erreichen, da vorher der Temperaturregler (Werkseinstellung 75°C) greift. Diesem ist zur Sicherheit noch ein Sicherheitstemperaturbegrenzer vorgeschaltet.

Ich gehe davon aus, dass der Kesselsensor einen Schaden hat. Um hier endgültige Erkenntnis zu gewinnen, sollte der Widerstand des Kesselsensors gemessen werden.

Beste Grüße °sr