Verbrennung

Geschichte der Sanitär-, Heizungs-, Klima- und Solartechnik
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Wenn der Brennstoff und die Verbrennungsluft (Oxidator) vor der Verbrennung den gleichen gasförmigen Aggregatzustand aufweist, dann ist die Verbrennung "homogen" (gleichartig, einheitlich, gleichförmig). Die Gasverbrennung ist immer homogen.
Die Verbrennung ist "heterogen" (andersartig, uneinheitlich, ungleichmäßig), wenn ein fester Brennstoff (z. B. Holz, Koks) mit Luft (Sauerstoff) reagiert. Hier diffundiert der Sauerstoff in den Feststoff hinein und das gasförmige Verbrennungsprodukt (Kohlendioxid) diffundiert in die entgegengesetzte Richtung. Während die Gasverbrennung immer homogen ist, ist die Feststoffverbrennung nicht immer heterogen. Der Feststoff (z. B. Holz, Kohle) kann bei der Verbrennung vollständig oder teilweise vergast bzw. entgast werden. Der ent- oder vergaste Brennstoff verbrennt dann homogen.
Flüssige Brennstoffe werden zuerst verdampft (Zerstäubung, Erwärmung) und der gasförmige Brennstoffdampf verbrennt homogen mit der Verbrennungsluft. Bei der Flüssigbrennstoff- und Festbrennstoffverbrennung ist eine Aufbereitungsphase zur Verbrennung vorgeschaltet. Die Aufbereitungsphase ist die Gasifizierung (Verdampfung, Vergasung oder Entgasung) des Brennstoffes und die Vermischung des gasifizierten Bennstoffes mit der Verbrennungsluft. Die Verbrennung ist ein chemischer Vorgang und die Brennstoffaufbereitung ein physikalischer Vorgang.
Besonders die Kaminofenheizer sollten bedenken, dass die Brennstoffaufbereitungzeit ein Vielfaches länger ist als die Verbrennungszeit. Die Güte der Verbrennung ( Richtig Heizen mit Holz) wird durch die ausreichende Aufbereitungszeit beeinflusst. Diese kann durch die Verkleinerung der Brennstoff-Partikelgröße (z. B. Anzündhölzer und Holzscheite) deutlich verkürzt werden.

Für eine vollständige Verbrennung ist eine ausreichende Verbrennungsluftmenge notwendig. Bei dem stöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis (Lambda λ = 1) reagieren alle Brennstoff-Moleküle vollständig mit dem Luftsauerstoff, ohne dass Sauerstoff fehlt oder unverbrannter Sauerstoff übrig bleibt. Die Verbrennung im Luftmangelbereich (fette Verbrennung - Lambda λ < 1 [z. B. 0,9]) verläuft auf anderen Reaktionswegen als die im Luftüberschuss (magere Verbrennung - Lambda λ < 1 [z. B. 1,1]). Das Verbrennungsluftverhältnis λ (Lambda) ist eine Zahl, mit der die Gemischzusammensetzung bestehend aus Luft und Brennstoff beschrieben wird. Aus dem Lambda-Wert lassen sich Rückschlüsse auf den Verbrennungsverlauf, Temperaturen, Schadstoffentstehung und den Wirkungsgrad ziehen.
Die Radikale (Methylgruppe [CH3] und Methylengruppe [CH2]) können in sauerstoffreicher Atmosphäre zu Formaldehyd (H2CO) oxidiert werden. Durch weitere Oxidationsschritte entsteht aus Formaldehyd Kohlenmonoxid (CO) und schließlich Kohlendioxid (CO2). Aus Formaldehyd kann kein Ruß entstehen, das Abgas kann aber, wenn die Verweilzeit oder Reaktionstemperatur zu niedrig ist, Formaldehyd als Schadstoff enthalten. Dieselben Radikale (CH3 und CH2) können in sauerstoffarmer Atmosphäre zu Azetylen (C2H2) reduziert werden. Aus Azetylen kann wiederum durch Polymerisation Ruß entstehen.

Verbrennung - Zoltán Faragó
Richtig Anheizen - Video
Holzvergasung
Das Ziel der Vergasung ist es, durch thermodynamische Umwandlung, aus Festbrennstoffen zunächst ein Brenngas zu erzeugen, dass dann in einem zweiten Schritt zur direkten Erzeugung mechanischer Energie (z. B. im Verbrennungsmotor, Stirlingmotor) eingesetzt werden kann.
Schematische Darstellung der Vergasung (Gleichstromvergaser)
Quelle: M. Kaltschmitt, H. Hartmann - Energie aus BiomasseHolzgas.ch
Bei der thermodynamische Umwandlung laufen verschiedene physikalisch-chemische Prozesse ab. Durch Pyrolyse (thermische Spaltung chemischer Verbindungen) oder Teilverbrennung unter Luftmangel (unterstöchiometrische Verbrennung) entsteht aus Biomasse ein brennbares Gas. Dieses aus Festbrennstoffen produzierte Gas wird als Produktgas, Schwachgas, Holzgas oder Synthesegas bezeichnet. Die Vergasung liefert Wärme und Produktgas, das als Hauptkomponenten Kohlenstoffmonoxid (CO), Kohlenstoffdioxid (CO2), Wasserstoff (H2), Methan (CH4), Wasserdampf (H2O) und bei der Vergasung mit Luft als Vergasungsmittel, auch erhebliche Anteile an Stickstoff (N2) enthält.
Als unerwünschte Nebenprodukte entstehen in unterschiedlichen Mengen Teere bzw. Kondensate (langkettige organische Verbindungen), Asche und Staub. Die Zusammensetzung des Produktgases ist abhängig vom eingesetzten Brennstoff, von der Art und Menge des Vergasungsmittels, vom Temperaturniveau, der Reaktionszeit und den Druckverhältnissen im Vergasungsreaktor.
Der Vergasungsprozess im Reaktor lässt sich in folgende Bereiche aufteilen:
      •  Aufheizung und Trocknung
      •  Pyrolytische Zersetzung
      •  Oxidation

Aufheizung und Trocknung. Die Biomasse wird zunächst aufgeheizt. Dabei verdampft das mit Biomasse in den Reaktor eingebrachte Wasser bis zu einem Temperaturniveau von ca. 200 °C.

Pyrolytische Zersetzung. Nach der Aufheizung und Trocknung der Biomasse erfolgt bei Temperaturen zwischen 150 und 500 °C eine thermisch induzierte pyrolytische Zersetzung der Makromoleküle, aus denen die Biomasse besteht. Hierbei entstehen gasförmige Kohlenwasserstoffverbindungen, Pyrolyse-Öle und Pyrolysekoks.
Schematische Darstellung der chemischen Vorgänge im HB-Gasvergaser
Quelle: Holzgas.ch

Funktion und Chemie des Gaserzeugers

Oxidation. Bei der Oxidation werden die entstandenen gasförmigen, flüssigen und festen Produkte durch weitere Wärmeeinwirkung zur Reaktion mit Sauerstoff gebracht. Dadurch wird eine Erhöhung der Temperatur auf über 500 °C bewirkt. Dabei werden der Koks und ein Teil der höheren Kohlenwasserstoffverbindungen in kleinere gasförmige Moleküle (CO, H2, H2O, CO2 und CH4) gespalten. Partiell kommt es zur Verbrennung von Kohlenstoff.

Reduktion. Bei der Reduktion wird der Hauptteil der brennbaren Bestandteile des Produktgases gebildet. Die bei der Oxidation entstehenden Verbrennungsprodukte Kohlenstoffdioxid (CO2) und Wasser (H2O) werden dabei mit festem Kohlenstoff zu Kohlenstoffmonoxid (CO) und Wasserstoff (H2) reduziert.
Durch die Zufuhr von Luft wird ein Teil des festen Kohlenstoffs oder des Kohlenstoffmonoxids (CO) verbrannt. Diese Reaktionen sind bis zu einem gewissen Grade erwünscht, da durch die für den gesamten Vergasungsprozess benötigte Wärme bereitgestellt wird. Die stark exotherme Oxidation von Kohlenstoffmonoxid (CO) zu Kohlenstoffdioxid (CO2) und die Knallgasreaktion und die Oxidation von Methan (CH4) unter Abspaltung von Wasserstoff (H2) sind bei der Vergasung dagegen unerwünscht, da sie zu einer Verminderung des Heizwertes des produzierten Produktgases führen.

Durchschnittliche Holzgaszusammensetzung
Quelle: Bernd Joos - holzgas.com

Vergasung als Option der thermochemischen Nutzung von Biomasse

Lambdasonde
Die Verbrennung von Holz und Holzpellets ist auf Grund der schwankenden Eigenschaften der Brennstoffe schwierig und nicht gleichbleibend. Diese schwankenden Verbrennungsabläufe müssen durch eine technische Einrichtung, der Lambdasonde, unterstützt werden. Diese mischt über die Messung des Restsauerstoffs im Abgas die optimale Primär- und Sekundärluftmenge zur Verbrennung bei. Bei der Verbrennung von Erdgas und Heizöl ist eine solche Einrichtung nicht notwendig, da diese Brennstoffe immer die gleichen Eigenschaften haben und sie arbeitet, ein einmal richtig eingestellt, bis zur nächsten Wartung (einmal jährlich) einwandfrei.
Da die Abgastemperatur ist kein Maßstab für die Qualität der Verbrennung ist, wird eine Lambdasonde eingesetzt. Diese misst in den Abgas-/Rauchgasen den Restsauerstoff und baut eine elektrische Spannung auf, die über eine Elektronik auswertet, und die Lüftermotoren oder Lüfterklappen steuert. Durch diese Regelungsart kann der Wirkungsgrad auch bei wechselnden Brennstoffen (Scheitholz, Pellets, Hackschnitzel, Industriepellets) gleichmäßig hoch gehalten werden.
Lambdasonde
Quelle: RegeTec

Der von der Lambdasonde ermittelte Messwert gibt an, wie vollständig bzw. unvollständig das Holz in der Reaktionszone des Heizkessels verbrennt. Der Sauerstoffgehalt der Verbrennungsluft wird mit dem Restsauerstoff im Abgas verglichen. An den Elektroden entsteht eine elektrische Spannung (Millivoltbereich), wenn eine Differenz besteht. Diese wird über ein Spannungssignal an das Steuergerät weitergegeben. Das Steuergerät korrigiert dann Lüfterdrehzahl und Luftklappenstellung.

Die Luftzahl bzw. dem Lambda-Wert ist das Verhältnis der tatsächlich zugeführten Luftmenge zum theoretischen Luftbedarf.  Also ist  λ = 1 die zugeführte Luftmenge entspricht dem theoretischen Luftbedarf.
Bauteile der Lambdasonde
Quelle: RegeTec
LambdaCheck®- Dipl. Ing. Harald Buß
Eine Lambdasonde besteht aus einem Spezialkeramikkörper, dessen Oberflächen mit gasdurchlässigen Platinelektroden versehen sind. Der Festelektrolyt ist in einem Stahlgehäuse eingebracht. Der äußere Teil des Keramikkörpers befindet sich im Abgasstrom, der innere Teil steht mit der Außenluft in Verbindung. Die Wirkung der Sonde baut auf folgendende physikalischen Faktoren auf:
  •  das keramische Material ist porös und lässt so eine Diffusion des Luftsauerstoffs zu
  •  die Keramik wird bei Temperaturen von ca. 300° leitend
Die Lambdasonde arbeitet prinzipiell wie ein galvanisches Element, nur dass sie nicht mit flüssigen, sondern einen festen Elektrolyten (Zirkondioxyd [ZrO2]), arbeitet. Dieser lässt ab 300 °C Sauerstoffionen durch, sperrt jedoch gegen Durchlass für Elektronen. Die Sauerstoffionen wandern von innen (Außenluft) nach außen (Abgas), weil im Abgas eine geringere Konzentration (geringerer Partialdruck) von Sauerstoff besteht. Die vorher abgestreiften Elektronen, werden von einer elektrisch leitenden Schicht aufgefangen. So bildet sich auf der Innenseite der Sonde ein Elektronenüberschuss und auf der Außenseite, wo die Sauerstoffionen ankommen, ein Elektronenmangel (elektrische Spannung). Diese wird über Leitungen zur Auswertung zum Steuergerät geleitet. Die Ionenwanderung verursacht ein sprunghaften Anstieg der Sondenspannung, was zur Lambdaregelung (Spannungssprungsonden) benutzt wird.
Prinzip der Lambdasonde
Quelle: RegeTec
Damit die Sonde schnell auf Betriebstemperatur kommt, werden beheizte Sonden eingesetzt. Diese weisen nicht nur einen, sondern drei bzw. vier elektrische Anschlüsse auf. Bei Sonden mit drei elektrischen Anschlüssen wird die Masse für das Heizelement herausgeführt. Bei Sonden mit vier Anschlüssen sind Signalmasse und Heizelementmasse getrennt. Dadurch werden Störungen vermieden, die durch Korrosion und Dichtungen an den Masseverbindungen auftreten können. Quelle: RegeTec
 
Holzvergaserkessel
Holzvergaserkessel sind zum Verbrennen von Holzscheiten bis zu einer Länge von ca. 50 cm konstruiert. Deswegen werden sie auch Scheitholz-Vergaser genannt. Einige Hersteller bieten auch Kessel an, die zusätzlich Holzbriketts und Hackgut verbrennen können.
Wenn es um das Heizen mit Holz geht, dann ist ein Holzvergaserkessel die umweltfreundlichste Art der Holzverbrennung, weil das Holz quasi mit einer Gasflamme verbrennt. Das Holz wird durch die im Betrieb entstehende Verbrennungswärme kontinuierlich vergast.
Phasen der Holzvergasung
Quelle: Dipl. Ing. HTL P. Liebi – Liebi LNC AG
Die 3 Phasen der Holzverbrennung
  •  Erwärmung und Trocknung
  •  Entgasung und thermische Zersetzung (Pyrolyse)
  •  Verbrennung
Die Primärluft wird in der Glutphase zur Unterhaltung der Pyrolyse und zur Oxidation der Holzkohle zugeführt. Nach der Glutzone werden die brennbaren Gase mit der Sekundärluft zur anschließenden Oxidation vermischt.
Holzvergaserkessel
Quelle: Liebi LNC AG
Quelle: Paul Künzel GmbH & Co.
Der Kesselinnenraum ist durch eine Brennerplatte aus feuerfester Keramik in eine Ober- und Unterkammer (Holzfüllraum und Brennkammer) geteilt. In der oberen Kammer wird das Scheitholz auf der Brennerplatte geschichtet. Diese Kammer ist nach oben geschlossen und hat nur die Einfüllöffnung.
Nach dem Anfeuern verdampft durch die Wärme des brennenden Holzes zunächst die Feuchtigkeit (Restfeuchte) aus dem Holz. Danach setzt die Holzvergasung ein. Die leichten Gas-Bestandteile werden bereits oberhalb der Brennerplatte vorverbrannt. Die Verbrennungsgase gelangen dann mit den noch unverbrannten Gasbestandteilen durch die auf der Brennerplatte liegende glühende Holzkohle nach unten in die Brennkammer. Hier werden auch die schwer brennbaren Anteile der Holzgase bei einer Temperatur von ca. 1100 °C verbrannt. Die Rauchgase werden dann aus der unteren Brennkammer außen vorbei an der oberen Brennkammer oben zum Rauchgasanschluss geführt. Deswegen werden diese Kessel Sturzbrandofen genannt.
Die Zufuhr der Verbrennungsluft wird in Primär- und Sekundärluft aufgeteilt. Die Primärluft wird der Oberkammer (Holzfüllraum) zugeführt, damit wird die Vergasung und somit die Kesselleistung gesteuert. Die Sekundärluft wird dem Holzgas in der Unterkammer (Brennkammer) zur vollständigen Verbrennung zugeführt. Die Einstellung der Primär- und Sekundärluftzufuhr erfolgt stets getrennt. Die Luftmengen werden je nach Hersteller und Bauart manuell eingestellt oder elektronisch geregelt. Kesseln mit elektronischer Regelung werden entweder nur der Saugzugventilator bzw. das Druckgebläse drehzahlgeregelt, oder zusätzlich die Menge der Sekundärluft geregelt, wozu der Restsauerstoffgehalt der Abgase permanent mit einer Lambdasonde gemessenen werden muss
Wenn das Gebläse ausfällt, dann stauen sich die heißen Abgase in dem nach oben geschlossenen Holzfüllraum und der Ofen geht aus bzw. er lässt sich nicht anfeuern.
Auch der Holzvergaserkessel benötigt eine Rücklaufanhebung, damit sich keine aggressiven Kondensate und Teerablagerungen (Glanzruß) bilden, die bei Rücklauftemperaturen über 55 °C vermieden werden. Bei einer Glanzrußbildung besteht die Gefahr eines Schornsteinbrandes. Außerdem muss eine thermische Ablaufsicherung (TAS) eingebaut werden.
Holzvergaserkessel sollten grundsätzlich mit einem Pufferspeicher (100 Liter pro kW Kesselleistung) betrieben werden.
Holzvergaserofen

 
Holzvergaserofen (Pyrokocher)
Quelle: www.Sampada.de - Norbert Wielgosch



Schema -Holzvergaserofen (Pyrokocher)
Quelle: Journal für Terroirwein und Biodiversität - Lukas Bühler und Hans-Peter Schmidt

In dem Holzvergaserofen (Pyrokocher) werden nicht nur Holz, sondern auch sämtliche biologische Abfallstoffe als Brennstoff verwendet. Dabei entsteht Biokohle (Holzkohle). Diese kann zur Bodenverbesserung benutzt und damit zur Verbesserung der Nahrungsmittelproduktion eingesetzt werden.
Der Ofen besteht aus zwei ineinander geschobenen Zylindern. Der innere Zylinder ist die nach oben offene Pyrolysekammer. Am jeweils oberen und unteren Ende der Zylinderaußenwand sind Löcher gebohrt, aus denen das brennbare Gas aus- bzw. einströmen kann.
Der äußere Zylinder umschließt den inneren und schließt ihn am oberen Ende luftdicht ab. Am unteren Ende des äußeren Zylinders befinden sich Öffnungen, durch die Außenluft für die Verbrennung angesaugt wird. Das Ansaugen kann, wie in der nebenstehenden Grafik dargestellt, durch einen Ventilator unterstützt und reguliert werden, was aber nicht unbedingt nötig ist. Im Grunde lässt sich solch ein Ofen aus zwei alten Blechbüchsen, einem Bohrer und einem Lötkolben herstellen.
Der innere Zylinder wird mit vorgetrockneter Biomasse (Gemüseschalen, Zweige, Trockenmist etc) befüllt und mit etwas Zunder oben angezündet. Durch den Luftstrom, der in der äußeren Kammer nach oben fließt, werden die Pyrolysegase in der inneren Kammer nach unten gesaugt. Durch die unten angebrachten Löcher treten die Gase in die äußere Kammer, wo sie mit Luft vermischt nach oben steigen, um dort oberhalb des Brennstoffs wieder in die innere Kammer einzutreten. Am oberen Ende des inneren Zylinders verbrennen die Gase mit sehr sauberer Flamme und ohne Rußbildung.
Der Vorgang hält solange an, bis die gesamte Biomasse des inneren Zylinders zu Biokohle umgewandelt ist und die Flamme erlischt. Ist die Verkohlungstemperatur von ca. 400 °C jedoch einmal erreicht, kann für eine längere Brenndauer problemlos zusätzliches Brennmaterial in den inneren Zylinder nachgeschüttet werden.
Die großen Vorteile von Pyrolysekochern sind die saubere Verbrennung, die hohe Variabilität der Brennstoffe und die Gewinnung von Biokohle. Die Vermeidung der hohen Luftbelastung, wie sie durch ein offenes Feuer in einem geschlossenen Raum entsteht, wäre ein beträchtlicher Fortschritt. Gehören Rauchgasvergiftungen doch noch heute in vielen Ländern zu den häufigsten Todesursachen.

Quelle: Journal für Terroirwein und Biodiversität - Lukas Bühler und Hans-Peter Schmidt

Kochen mit Bioabfällen und dabei Kohle produzieren - Ithaka – Journal für Terroir, Biodiversität und Klimafarming

Taupunkt der Rauchgase

Die Temperatur,  bei der wasserdampfhaltige Gase Wasserdampf auskondensieren, nennt man Taupunkt. Es kommt zur Tauwasserbildung. Der Taupunkt ist von der Brennstoffart und dem Luftüberschuss (CO2-Gehalt)  abhängig. Auch mit dem Schwefelgehalt des Brennstoffes steigt der Taupunkt (Säuretaupunkt) an.

Die meisten Ab- bzw. Rauchgase haben Abgasbestandteile, die sich im Wasser lösen und es sauer machen. Deshalb muss der Taupunkt (Taupunkttemperatur) immer an der Schornsteinmündung noch vorhanden sein. Nur bei den Brennwertanlagen findet die Kondensation im Wärmeerzeuger bzw. im Ab- oder Rauchgassystem statt. Diese Bauteile sind dann korrosionsbeständig ausgeführt.
Die Taupunkttemperatur der Abgase ist um so höher, je höher der Wasser- und Wasserstoffgehalt des Brennstoffes ist.

Taupunkt für Wasserdampf bei verschiedenen Brennstoffen in Abhängigkeit
vom Luftverhältnis (CO2-Gehalt)


Verbrennungsluftverbund
Für raumluftabhängige Feuerstätten bis 35 KW ist ein Verbrennungsluftverbund möglich. Dabei wird nicht nur der Rauminhalt des Aufstellungsraumes für den Bedarf der Verbrennungsluft (4 m³ je KW) bestimmt, sondern auch die angrenzenden Nachbarräume hinzugerechnet, wenn diese zur gleichen Nutzungseinheit (Wohnung oder Haus) gehören. Dabei müssen diese Räume mit Verbrenungsluftöffnungen von mindestens 150 cm²  verbunden sein.
Unmittelbarer (direkter) Verbrennungsluftverbund
Bei dem unmittelbaren Verbrennungsluftverbund verfügt der direkt angrenzende Raum über ein Fenster oder eine Tür ins Freie und hat das geforderte Raumluftvolumen. Wenn der Aufstellraum kein Fenster oder Tür ins Freie hat, dann muss der direkte Nebenraum das erforderliche Volumen (4 m³ je KW) allein haben. Anderenfalls wird das Raumvolumen aller Räume mit Fenster, die sich im Luftverbund befinden, zusammenaddiert.
Mittelbarer (indirekter) Verbrennungsluftverbund 
Bei dem mittelbaren Verbrennungsluftverbund muss der Rauminhalt aller Räume mit Fenster mindestens 4 m³ je KW betragen. Dabei liegt ein "Verbundraum" (Raum ohne Fenster) zwischen dem Aufstellungsraum und dem Raum oder den Räumen zum Verbrennungsluftverbund.
In jedem Einzelfall müssen die Bestimmungen des Verbrennungsluftverbundes berechnet werden. Der konzessionierte Installateur- und Heizungsbaumeister sollte immer in Absprache mit dem Schornsteinfeger den Luftverbund berechnen. Der Nachweis des Verbrennungsluftverbundes für raumluftabhängige Feuerstätten < 35 kW nach Feuerungsverordnung kann über dieses oder dieses Formblatt (Schutzziele 1 und 2) ermittelt werden.
Verbrennungsluftversorgung
Nachweis des Verbrennungsluftverbundes für raumluftabhängige
Feuerstätten < 35 kW nach Feuerungsverordnung
Umdenken erforderlich - Nachweisverfahren zur Verbrennungsluftversorgung raumluftabhängiger Feuerstätten - Dipl.-Ing. FH Stefan Gralapp
Neuer Nachweis der ausreichenden Verbrennungsluftversorgung - Dipl.-Ing. FH Stefan Gralapp
Verbrennungsluftklappe

Die raumluftabhängige Feuerstätten mit Schornsteinanschluss benötigen zum einwandfreien Betrieb ausreichend Verbrennungsluft. Diese wird durch eine richtig ausgelegte Zuluftöffnung aus dem Freien dem Raum zugeführt, weil in vielen Fällen eine Zuführung durch die Raumluft und einem Luftverbund nicht ausreichend gewährleistet ist.

Da aber auch kalte Luft beim Stillstand des Brenners des Wärmerzeugers unnötig in den Raum gelangt, ist der Einsatz einer motorischen Klappe sinnvoll.
Nach der MFeuVO bzw. TRGI'86/96 ist es zulässig, diese Verbrennungsluftöffnung während der Stillstandzeiten der Feuerstätten abzusperren, wenn durch Sicherheitseinrichtungen gewährleistet ist, dass die Feuerstätten nur bei ausreichend geöffneter Verschlussklappe betrieben werden können.

Die Verbrennungsluftklappe muss der DIN 32732 und verschließt in den Betriebspausen der Feuerstätte automatisch die Öffnung ins Freie. Der Eintritt kalter Außenluft bzw. das Abströmen warmer Raumluft durch die notwendige Öffnung wird gestoppt und damit eine erhebliche Energieeinsparung.

Die Verbrennungsluftklappe kann auch sinnvoll bei Entlüftungseinrichtungen, so z. B. einer Dunstabzugshaube (Wrasenabzug), eingesetzt werden. Durch eine elektrische Kopplung ist die Luftklappe automatisch während der Betriebszeiten der Entlüftungseinrichtung geöffnet und gewährleistet einen ausreichenden Luftvolumenstrom.
Die einfachste Lösung für eine Verbrennungsluftklappe ist die "Sukramsche Pappklappe". Hierbei handelt es sich um einen Pappdeckel, der hängend an die Verbrennungsluftöffnung angebracht wird. Diese öffnet aufgrund des Druckunterschieds zwischen der Raum- und Außenluft, der entsteht, wenn der Brennerventilator in Betrieb geht. Eine Feinjustierung kann durch ein Gewicht am unteren Teil der Klappe erfolgen, damit die Klappe nur öffnet, wenn der Brenner in Betrieb ist und nicht durch andere Druckunterschiede (Nebenluftvorrichtung, Öffnungen zu Nebenräumen, Brenner ohne mechanische, hydraulische oder elektrische Klappe) geöffnet wird.

1. Aufstell-/Heizraum 2. Außenluft 3. Fensterrahmen 4. Wanddurchführung
1. Aufstell-/Heizraum 2. Außenluft
5. bauseits vorhandene Zuluftleitung 6. Wandaufbauplatte (Nachrüstung)

Quelle: Kutzner und Weber Gmbh


Sukramsche Pappklappe

Brennergesteuerte Raumluftklappe Air-Control geeignet zur automatischen Belüftung von Aufstellräumen für Öl- und Gasfeuerstätten bis 50 KW
Quelle: AFRISO-EURO-INDEX GmbH

 

Die brennergesteuerte Raumluftklappe mit Motorantrieb zur Verhinderung unnötiger Abkühlung des Heizraums wird dann eingebaut, wenn kein Außenfenster und nur eine Zuluftöffnung vorhanden ist. Eine ständig offene Zuluftöffnung kann zur Auskühlung des Aufstellungsraumes führen. Vor allen Dingen dann, wenn vergessen wurde, die nicht notwendige Abluftöffnung unter der Decke zu verschließen.
Auch ein nachträgliches Verschließen eines Außenfensters, das bisher zur Verbrennungsluft-versorgung genutzt wurde, kann einen nachträglichen Einbau einer solchen Klappe notwendig machen.
Die Raumluftklappe bleibt während des gesamten Brennvorgangs geöffnet und versorgt den Heizraum über eine 150 cm2 große Öffnung ausreichend mit Außenluft (gemäß FeuVo).
Für den Einbau in ein vorhandenes Kellerfenster gibt es für das Gerät passende Acrylglasscheiben.
Die raumluftabhängige Betriebsweise von Wärmeerzeugern sollte eigentlich der Vergangenheit angehören.  Wenn kein LAS (Luft-Abgas-System) möglich ist, dann sollte wenigstens die Verbrennungsluft von Außen direkt an den Brenner oder die Verbrennungsluftöffnung des Wärmeerzeugers durch einen Luftkanal zugeführt werden. Auch hier ist der Einsatz einer Verbrennungsluftklappe sinnvoll, damit keine Auskühlung während der Stillstandszeiten erfolgt. Diese Variante sollte besonders bei dem Einsatz von Kamin- oder Pelletöfen in Wohnräumen ausgeführt werden, weil es hier evtl. zu einem Kaltlufteinfall kommen kann.
Nebenluftvorrichtung

Nebenluftvorrichtung

 

Durch den Einbau einer Nebenluftvorrichtung sollen folgende Ziele erreicht werden:

  • konstanter Schornsteinauftrieb (Druckdifferenz oder Zug), d.h. Abbau eines zu großen Unterdrucks, der sich trotz richtiger Bemessung nach EN 13384 durch Verwendung handelsüblicher Querschnittsmaße sowie durch Witterungseinflüsse (z.B. starker Wind) ergibt.
  • Erhöhung der Abgasgeschwindigkeit und Durchlüftung des Schornsteins, um Nässebildung zu vermindern bzw. angefallene Feuchtigkeit während der Betriebspausen der Feuerstätte zu minimieren. Die gilt nicht für feuchteunempfindliche Bauarten (z.B. Edelstahl).

Eine Verbrennung verlangt einen gleichbleibenden Auftrieb, auch im Teillastbetrieb. Eine niedrige Abgastemperatur erhöht die Gefahr der Taupunktunterschreitung und damit wird der Schornstein nass. Eine normgerechte Nebenluftvorrichtung bietet die Möglichkeit, den Schornstein an die Feuerstätte unabhängig von der Betriebsweise anzupassen.

Bei der Auswahl des Montageorts ist unbedingt darauf zu achten, dass die Nebenluftvorrichtung grundsätzlich im Bereich des "Nullpunktes" der Abgasanlage angeordnet wird. Beim bestimmungsgemäßen Betrieb der Feuerstätte darf hier kein Überdruck auftreten. Die Anordnung in einem Verbindungsstück muss also immer nach einem Abgasschalldämpfer oder vorhandenen Umlenkungen (Rohrbogen) erfolgen.

Damit für die Feuerstätte optimale Betriebsbedingungen vorliegen und der maximale Effekt für die Trocknung des Schornsteins erreicht wird, ist die Nebenluftvorrichtung gemäß den Angaben in der Einbauanweisung auf den "Mindest-Zugbedarf" der Feuerstätte einzustellen. Dieser ist auf dem Typenschild oder in der Montageanweisung angegeben. Bei Anlagen mit Gasfeuerstätten mit Brenner ohne Gebläse oder Heizkessel kleiner Leistung reicht in der Regel eine Druckdifferenz von 10 Pa.

Neue Nebenluftvorrichtungen beseitigen die negativen Eigenschaften wie z. B. das Klappern der Regelscheibe oder das Entweichen von Flugasche wurden durch das Aufspritzen einer EPDM-Dichtung beseitigt. Die Dichtung ist Temperatur und Kondensatbeständig und dämpft während des Betriebs nicht nur den Schließvorgang der Regelscheibe, sondern verhindert auch das Entweichen von Staub z. B. bei Pelletkesseln. Die Regelscheibe ist speziell stabilisiert und gewährleistet durch Auflage auf einem Messerlager hohe Regelgenauigkeit.
In den Stillstandzeiten kann durch die nachrüstbare Motorsteuerung die Regelscheibe, je nach Anforderung, zugedrückt(verschließbar nach EnEV) oder offen gehalten werden. Dadurch ist die Klappe auch als zwangsgesteuerte Nebenluftvorrichtung einsetzbar.

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Nebenluftvorrichtung mit Motor für Einzelöfen

 

Anordnung der Klappe

 

 

Anordnung der Klappe für Einzelöfen

 Quelle: Kutzner und Weber Gmbh
Verbrennungsluftklappe
Beschreibung eines Zugbegrenzers von Fa. Kutzner + Weber GmbH
Diermayer-Abgasklappen
Schornsteinaufsätze
Schornsteine
Schornsteinbrand - Rußbrand
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