Konstanter Druck
durch Zugbegrenzer
Abgasanlagen werden in ihrer Funktion durch die auftretenden Witterungseinflüsse beeinflusst, z. B. Luftdruck, Außentemperatur und Gebäudeanströmung durch Wind. Darüber hinaus wirken sich die Betriebsbedingungen des Wärmeerzeugers wie Laufzeit, Heizleistung oder modulierender Betrieb aus. Durch alle genannten Faktoren verändert sich der Förderdruck im Schornstein bzw. in der Abgasstrecke ständig. Nebenlufteinrichtungen – so genannte Zugbegrenzer – schaffen Abhilfe, denn sie bewirken konstante Druckbedingungen in der Abgasstrecke. Autor: Florian Schwaiger, Maisach
Der in Pa angegebene Zugbedarf einer Feuerstätte ist der notwendige Förderdruck, den der Schornstein am Übergang zur Verbindungsleitung (Kessel- oder Ofenstutzen) leisten muss. Der Schornsteinzug stellt sicher, dass die Heizgase ordnungsgemäß durch die Feuerstätte geführt werden. Geschieht das nicht in ausreichendem Maße, kann es zu einem Abgasstau im Wärmeerzeuger und in der Folge zu Verbrennungsstörungen sowie gefährlichem Abgasaustritt in den Aufstellraum kommen. Umgekehrt bei zu hohem Schornsteinzug und einer daraus resultierenden großen Geschwindigkeit des Heizgases entsteht ein zu schneller Abbrand des Brennstoffes. Dies hat speziell bei Festbrennstoff-Feuerstätten eine zu heiße Verbrennung zur Folge, der Schmiedefeuereffekt entsteht. Die Abgastemperatur wird zu hoch und damit steigt auch die Brandgefahr, etwa durch ein glühendes Ofenrohr oder eine Verbindungsleitung. Zusätzlich erlauben die hohen Strömungsgeschwindigkeiten keinen optimalen Wärmeübergang an den Wärmetauscherflächen bzw. Trägermedien der Feuerstätte. Die Folge: schlechter Wirkungs- bzw. Jahresnutzungsgrad.
Wirkungsvolle Lösung
Konstante Druckbedingungen in der Abgasstrecke sind also die Voraussetzung für eine gleichbleibende Verbrennungsgüte und für einen hohen Jahresnutzungsgrad der Feuerungsanlage. Erreicht wird dies durch fachgerecht eingebaute Zugbegrenzer. Sie sorgen für eine ständige Druckanpassung der Abgasführung an die Erfordernisse der Feuerstätte, indem sie eine kontrollierte Beimischung von Nebenluft in die Abgasanlage vornehmen. Im Ergebnis verbessern selbsttätig arbeitende Nebenluftvorrichtungen sogar den feuerungstechnischen Wirkungsgrad von modernen Feuerstätten, die beispielsweise mit Holzpellets betrieben und automatisch beschickt werden. Zu diesem Ergebnis kommt Prof. Dr. Rudolf Rawe von der Fachhochschule Gelsenkirchen nach ausführlichen Untersuchungen.
Das Energieeinsparpotential liegt – je nach vorhandener Druckdifferenz – zwischen 3 % und 6 %. Damit amortisiert sich der Einsatz eines normgeprüften Zugbegrenzers in der Regel schon nach ein bis drei Heizperioden. Je nach Funktion und Einsatzbereich gibt es verschiedene Bauarten von Nebenlufteinrichtungen, wie z.B. selbsttätige, zwangsgesteuerte, kombinierte oder geschlossene Nebenlufteinrichtungen.
Bei schwierigen Betriebsbedingungen, großer wirksamer Höhe, Windeinfall oder im Teillastbetrieb kann es auch bei diesen Anlagen zu unerwünschten Druckverhältnissen kommen. Herkömmliche Nebenlufteinrichtungen nach DIN 4795 sind allerdings nicht zulässig. Abhilfe schafft hier ein druckabhängig motorisch gesteuerter Zugbegrenzer.
Auswahl und Größenbestimmung
Nebenlufteinrichtungen werden nach Luftleistung, abhängig von einem vorgegebenen Differenzdruck, in Gruppen eingeteilt. Dabei bestimmt die Höhe, der Querschnitt und die Bauart der Abgasanlage sowie auch in begrenztem Umfang die Heizleistung des Wärmeerzeugers die Einsatzgrenze. Eine zu klein dimensionierte Nebenlufteinrichtung erkennt man i.d.R. daran, dass die Regelscheibe aufgrund des zu niedrig gewählten Querschnittes (im Verhältnis zur Abgasanlage) permanent offen steht oder dass sie innerhalb kürzester Zeit aufgrund der hohen mechanischen Belastung defekt ist.
Sind in Großanlagen beim Anfahren des Brenners Druckschläge zu erwarten, so muss ein Zugbegrenzer mit Überdruckklappe eingesetzt werden. An Abgasleitungen ab einem Durchmesser von 250 mm und einer Schornsteinhöhe von mehr als 20 m sollte die Regelscheibe zusätzlich mit einer hydraulischen Dämpfungseinrichtung versehen werden. Kutzner + Weber (www.kutzner-weber.de) hat speziell für diesen Einsatzzweck mit dem „ZUK 250 SG“ einen nahezu geräuschlos arbeitenden Zugbegrenzer entwickelt.
Jede Feuerstätte erzielt nur bei dem sogenannten „Mindest-Zugbedarf“ ihren optimalen Wirkungsgrad. Er basiert i.d.R. auf den Messergebnissen, die der Hersteller des Wärmeerzeugers auf seinem Prüfstand unter für das Gerät optimalen Bedingungen ermittelt hat. Da eine Abgasanlage stets so ausgelegt wird, dass die sichere Funktion auch bei ungünstigsten (Witterungs-)Bedingungen gewährleistet werden kann (Berechnung nach EN 13 384-1), liegt der natürliche Auftrieb zu fast allen Betriebszeiten höher als für den Betrieb der Feuerstätte notwendig. Ist der Förderdruck niedriger als der am Zugbegrenzer eingestellte Wert für den Öffnungsdruck, bleibt ein guter Zugbegrenzer geschlossen und beeinträchtigt die Druckverhältnisse im Schornstein nicht.
Richtige Montage
Die Montage von Nebenluftvorrichtungen an Feuerstätten, Verbindungsstücken oder Schornsteinen ist nur zulässig, wenn nach DIN 18 160-1 bestimmte Vorgaben eingehalten werden. Dazu zählen u. a. die einwandfreie Ableitung der Abgase, kein Austritt der Abgase bei Stau oder Rückstrom sowie die ungehinderte Prüfung und Reinigung der Abgasanlage. Grundsätzlich dürfen Nebenlufteinrichtungen nur in den Aufstellräumen der Feuerstätten angeordnet werden. Ausnahmen sind mit entsprechendem Funktionsnachweis gemäß EN 13 384-1 oder DIN 4705 T.3 sowie bei einem entsprechenden Verbrennungsluftverbund möglich. Als Montageorte kommen in Frage: das Verbindungsstück gleich nach dem Abgasstutzen oder kurz vor der Einmündung in den senkrechten Teil der Abgasanlage sowie die Schornsteinwange oberhalb des Verbindungsstückes bzw. unterhalb der Einführung. Die beste Begrenzung des Auftriebs in der Abgasanlage wird am Verbindungsstück, nahe am Kesselstutzen, erzielt.
Die exakte Einstellung des Zugbegrenzers erfolgt im Betriebszustand durch Verschrauben von Gewichten nach den Angaben des Herstellers. Befindet sich die Nebenluftvorrichtung am Verbindungsstück kurz hinter der Messöffnung, so ist der Einstellwert gleich mit dem Zugbedarf der Feuerstätte. Beim Einbau in der Wange muss der Zugbegrenzer um den Druckverlust zwischen Abgasstutzen und Einbauort der Nebenluftvorrichtung höher eingestellt werden.
