Die Bedeutung eines Zugbegrenzers

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1 Die Bedeutung eines Zugbegrenzers Der Zweck eines Schornsteines ist die Erzeugung einen Zuges, der den Rauch und die Gase von der Brennkammer hinweg transportiert. Die Konstruktion eines Schornsteines und die Anordnung der verschiedenen Bauteile sind von großer Bedeutung, um ein effizientes Heizsystem zu schaffen. Der Zug im Schornstein wird durch die Außentemperatur, die Kesselkapazität, Abgastemperatur, Schornsteinhöhe und die Windbedingungen beeinflusst. Da sich die Bedingungen mit den Jahreszeiten ändern, kann auch der Zug im Schornstein von 0 bis 100 Pa variieren. Kessel für Festbrennstoffe sind am leistungsfähigsten, wenn der Unterdruck im Schornstein zwischen 0 und 20 Pa beträgt. Gleichgültig ob Öl, Holz oder Pellets verbrannt werden, ein stabiler Zug ist von größter Wichtigkeit. Eine große Anzahl von Kesseln, die heute verkauft werden, werden als Ersatz für alte Heizungsanlagen installiert. Diese sind oft an alte Schornsteine oder Schornsteine mit unzureichender Isolierung angeschlossen. Diese alten Schornsteine haben oft einen zu großen Durchgang, der für die heutigen modernen und leistungsfähigen Kesseln zu groß ist. Wechselt man von einer Ölheizung zu Holz oder Pellets, besteht oft das gegenteilige Problem, da sich das Rauch- und Gasvolumen bei dem Verbrennen von Festbrennstoffen erhöht und man eine größere Abgasfläche benötigt. Heizungsinstallation Die richtige Installation eines Heizsystems hat einen großen Einfluss auf die Zuverlässigkeit, die gesamte Leistungsfähigkeit und die Umwelt, und sollte daher für eine optimale Leistung ausgerichtet sein. Es ist wichtig, dass die drei Hauptkomponenten, Kessel, Brenner und Schornstein gut zusammenpassen und -arbeiten. Der Schornstein erhält oft die geringste Beachtung, trotz der Tatsache, dass ein Fehler in der Konstruktion oder Dimensionierung zu gravierenden Problemen führen kann. 1

2 Die Schornsteinanlage Wird eine Schornsteinanlage geplant, spielt die Höhe des Gebäudes eine entscheidende Rolle bei der Größe des Schornsteins. An warmen Tagen ohne Wind kann sich eine Schornsteinhöhe von weniger als 4 m, aufgrund eines zu hohen Widerstandes im Schornstein, nachteilig auf das Anfahrverhalten des Brenners, auswirken. Der Schornsteinquerschnitt muss unter Berücksichtigung der Höhe, Kapazität und Energie dimensioniert werden. Fragen Sie Ihren Kessel- oder Brennerlieferanten. Die Abgasfläche ist entscheidend für einen problemlosen Betrieb. Ein zu kleiner Querschnitt im Schornstein führt zu einem erhöhten Widerstand. Dies ist besonders heikel während der Brenner anfährt, da der Schornstein noch kalt ist. Ein Widerstand in der Abgasleitung verursacht, dass der Brenner mit erhöhtem Rußausstoß startet, oder im schlimmsten Fall, gar nicht anfährt. Eine übermäßig große Abgasleitung führt zu einem langsamen Auftrieb. In solch einem Fall kühlen die Rauchgase ab, bevor sie die Mündung erreichen, was zu Kondensation führt. Wenn ein neuer Kessel eingebaut wird, sollte er so nah wir möglich an den Schornstein installiert werden. Das Verbindungsrohr zwischen dem Kessel und dem Schornstein sollte mit so wenig wie möglich Umlenkungen (Bögen) eingesetzt werden. Bögen behindern den Zug und erschweren die Beseitigung von Ruß. Es sollten nur leichte und wenige Änderungen im und am Schornsteinbereich unternommen werden. Da der Zug proportional zur Durchschnittstemperatur im Schornstein ist, ist es wichtig, die Temperatur bis zur Mündung so hoch wie möglich zu. Kondenswasser Kondenswasser wird gebildet, wenn die Abgastemperatur zu gering wird, bevor die Abgase den Schornstein verlassen. Das Kondenswasser, das die Innenwände des Schornsteins herunterläuft, besteht hauptsächlich aus Wasser, beinhaltet aber auch Korrosion verursachende Säuren. Dies ist besonders bedrohlich in einem Schornstein aus Ziegelsteinen, da Kondensation zu Erosion und Risse durch Frost und Leckagen führt. Der Taupunkt (Taupunkt = Temperatur, bei der Dampf in Rauchgasen zu kondensieren beginnt) liegt unter richtigen Bedingungen bei 47 C für Öl und bei 57 C für Erdgas (bei einem CO Anteil von 13 %). Der Taupunkt kann variieren, abhängig vom CO2 Anteil je geringer der CO2 Anteil, je niedriger ist der Taupunkt. Da das Schornsteinmaterial eine niedrigere Temperatur als die entströmenden Rauchgase hat, sollte die Temperatur der Rauchgase mindestens 10 C über der Taupunkttemperatur liegen, gemessen ca. ½ m unter der Mündung. In älteren und nicht so dichten Kesseln mit hohen Abgastemperaturen, bei denen der Brenner nicht mit einer selbstschließenden Klappe versehen ist, ist der Anteil an CO2 in den Abgasen meistens gering. Das bedeutet, dass das Risiko von Kondensation in solchen Anlagen geringer ist, allerdings ist der Energieverbrauch und die Belastung für die Umwelt wesentlich höher als bei neuen Heizungsinstallationen. 2

3 Kondensation im Schornstein Kondensation im Schornstein kann durch verschiedene Faktoren hervorgerufen werden. Moderne Kessel haben optimale thermische Leistungswerte mit niedrigen Temperaturen und hohem CO2 Gehalt. Die Konstruktion von kleinen, leicht zu installierenden Kesseln und die Anforderungen an diese Kessel haben zu einem immer geringeren Wasservolumen in den Kesseln geführt. Geringes Wasservolumen führt wiederum zu kürzeren Laufzeiten des Brenners, was immer zu höherer Kondensation führt, da sich der Schornstein schneller abkühlt. Neue Brenner mit einer selbstschließenden Luftklappe und neue, dichtere Kessel helfen den Wärmeverlust zu reduzieren, da die Luft durch den Kessel fließt, was über das Jahr hin zu einem verbesserten Wirkungsgrad führt. Dadurch nimmt jedoch die vorher bestehende Ventilation im Schornstein zu einem gewissen Grad ab, was zu einem erhöhten Risiko von Kondensation führen kann, z.b. bei einem Brenneraustausch. Weiterhin besteht das Risiko, dass sich Kondenswasser in Schornsteininstallationen ansammelt, die ursprünglich für ältere Kessel geplant wurden, da die Abmessungen für einen neuen, leistungsstärkeren Kessel meistens nicht mehr entsprechen und nicht korrekt sind. Was kann getan werden, um das Risiko von Kondensation im Schornstein zu verhindern? 1. Installieren Sie immer einen Zugbegrenzer. Der Zugbegrenzer lässt trockene Luft vom Heizungsraum in den Schornstein. So werden die Abgase durch die Luft aus dem Heizungsraum verdünnt, was zusätzlich den Taupunkt um ca. 10 C absenkt. Das bewirkt auch ein weiteres Trocknen des Schornsteines, wenn der Brenner nicht in Betrieb ist. Das System arbeitet wie eine Ventilation. 2. In einem Test mit einem Kessel für einen privaten Haushalt wurden die Turbolator entfernt. Die Leistung wurde von 22 kw auf 27 kw erhöht und die Abgastemperatur wurde mit über 300 C gemessen. Dennoch war selbst nach 5minütiger Laufzeit noch Kondenswasser im Schornstein. Bei dem gleichen Kessel wurden alle Turbulotoren eingesetzt und bei einer Leistung von 22kW, einer Abgastemperatur von 180 C und der Installation eines Zugbegrenzers wurde nach 11/2 Minuten Laufzeit keine Kondensation mehr im Schornstein festgestellt. Folglich ist die Abgastemperatur nicht so wichtig wie die Laufzeit und der Zugbegrenzer, um das Risiko einer Kondensation auf ein Minimum zu reduzieren. 3. Isolieren Sie das Rauchrohr zwischen dem Kessel und dem Schornstein, sowie jede Stelle des Schornsteinrohres, dass von einer offenen oder kalten Stelle umgeben ist. 4. Die sicherste Lösung ist die Installation eines richtig dimensionierten Schornsteinrohres aus Edelstahl in Verbindung mit einem Zugbegrenzer. Sollte nur das Edelstahlrohr ohne einen Zugbegrenzer installiert werden, ist es nicht möglich das ganze Jahr hindurch stabile Verbrennungsbedingungen in der Brennkammer zu regulieren. Ohne einen Zugbegrenzer ist es schwierig Kondensation im Schornstein zu verhindern. Die verschiedenen Jahreszeiten verlangen unterschiedliche Anforderungen an die Heizungsinstallation. 3

4 Notwendigkeit von Zugbegrenzern für eine zuverlässige und leistungsfähige Installation Der Zugbegrenzer ist notwendig für eine zuverlässige und verbrauchsarme Installation. Ungeachtet, ob der Kessel mit Öl, Erdgas, Pellets oder Holz gefeuert wird, ein stabiler Schornsteinzug ist wichtig für die Bedingungen in der Brennerkammer. Unterschiede beim Schornsteinzug beeinflussen die Strömungsgeschwindigkeit der Abgasluft durch den Kessel, was wiederum den Wärmeaustausch negativ beeinflusst. Ist der Zug beim Verbrennen von Festbrennstoffen zu stark, ist die Dauer für eine geregelte Vergasung und einen Wärmeaustausch äußerst kurz, was zu einem schlechten thermischen Resultat, einer schlechten Verbrennung und Betriebsstörungen führt. Wetter- und Windbedingungen variieren sehr unterschiedlich innerhalb eines Jahres, wodurch auch die Bedingungen im Schornstein betroffen sind. An kalten Tagen mit starken Winden steigt der Zug im Schornstein und an ruhigen und warmen Tagen kann es vorkommen, dass es gar keinen Zug gibt. Das führt zu unterschiedlichen Zugbedingungen in der Verbrennungskammer, da das Gebläse, abhängig von den Bedingungen, unterschiedliche Mengen an Luft abgibt. Ein richtig dimensionierter und korrekt installierter Zugbegrenzer führt nur die wirklich benötigte Menge Luft durch den Kessel was eine optimale Wirksamkeit bewirkt. Kessel Output Wärmeverlust in kwh/a Schornsteinhöhe in m Mit Zugbegrenzer Ohne Zugbegrenzer Die obere Tabelle zeigt die unterschiedlichen Wärmeverluste in einem System mit und ohne einem Zugbegrenzer. Der größte Wärmeverlust entsteht jedoch in Installationen ohne Zugbegrenzer aufgrund von erhöhter Rußbildung, Störungen und unverbrannten Partikeln. An der oberen Tabelle kann man erkennen, dass eine Heizungsinstallation mit einem 35 kw Kessel und einer Schornsteinhöhe von 12 m einen Wärmeverlust von kw pro Jahr erleidet. Die gleiche Installation mit einem Zugbegrenzer verliert nur 600 kw pro Jahr. Die Erfahrung hat gezeigt, dass die gesamte Einsparung bei Installationen mit einem Zugbegrenzer bei 2 % bis 7 % liegt. 4

5 Der Zugbegrenzer reguliert den Zug in einem Schornstein durch den Druckunterschied zwischen dem Schornstein und dem Kesselraum (Luft, die aus dem Kesselraum in den Schornstein strömt, hält den Zug im Schornstein und in der Brennkammer stabil). Wenn es draußen sehr kalt ist und eine Ölheizungsinstallation keinen Zugbegrenzer hat, besteht die Gefahr, dass der Brenner aufgrund des starken Zuges im Kessel nicht anfährt. Wird andererseits der Brenner an kalten Tagen eingestellt, besteht die Gefahr, dass der Zug an warmen Tagen zu gering ist und dadurch Ruß gebildet wird. Das gleiche gilt für Pelletbrenner. Alle Kessel sollten einen Zugbegrenzer haben, um den verschiedenen Zug im Schornstein während eines Jahres ausgleichen zu können. Das bedeutet, dass die Brennereinstellungen, ungeachtet der jeweiligen Jahreszeit, unverändert bleiben. A Exhaust gas B Counter weight C Adjusting plate D Air from boiler room Platzierung des Zugbegrenzers, Einstellung und Größe Die optimale Installation, bzw. Platzierung des Zugbegrenzers hängt hauptsächlich von der Aufgabe ab, die erfüllt werden soll. Folgende Installationen sind möglich: An dem Verbindungsrohr direkt hinter dem Kessel mit einem Adapter für runde Rohre (Position 1). Es ist auch möglich, den Zugbegrenzer in den Schornstein über den Kessel einzubauen (Position 2) oder unter dem Rauchrohr (Position 3). Spezielle Adapter werden in den letzen beiden Fällen benötigt, um den Zugbegrenzer in das Backsteinmauerwerk einzubauen. Tigerholm hat ein vielfältiges Sortiment von Adaptern für unsere Zugbegrenzer, die für die meisten Reinigungsklappen auf dem Markt geeignet sind. Indem das Gegengewicht justiert wird, kann der Zugbegrenzer bei verschiedenen Unterdrücken öffnen. Eine Einbauanweisung, die jedem Zugbegrenzer beigefügt ist, zeigt exakt, wie viele Millimeter pro Pa (Unterdruck) justiert werden müssen. Alle Tigerholm Zugbegrenzer sind ab Werk mit 10 Pa justiert. Der typische Wert für ein Einfamilienhaus ist 10 Pa für Öl- und Gaskessel. Standardwerte für andere Kessel sind 17 Pa bis 25 Pa. 5

6 Die richtige Größe ist sehr wichtig für eine korrekte Funktion der Heizungsinstallation. Die Schornsteinhöhe, die Abgasungsfläche, Kapazität und die Art des Energieträgers sind ebenfalls äußerst wichtig bei der Auswahl der richtigen Größe. Damit der Zugbegrenzer während des gesamten Jahres einwandfrei funktioniert, muss die Luftmasse, die den Zugbegrenzer durchströmt, groß genug sein wenn die Temperatur bei 20 C liegt. Die unten stehende Tabelle ist gültig für Festbrennstoffe. Die Kapazität kann um ca. 20 % erhöht werden, wenn Gas oder Öl verbrannt wird. In Grenzfällen empfehlen wir die nächst größere Dimension oder zwei Zugbegrenzer zu installieren. In Falle von zwei Zugbegrenzern, sollte der Erste (Nr. 1) bei einem Unterdruck von 10 Pa und der Zweite (Nr. 2) so installiert werden, dass er öffnet wenn der erste Zugbegrenzer ausgeschöpft ist. Dies muss vor Ort eingestellt werden. Die empfohlene Einstellung bei dem zweiten Zugbegrenzer ist 25 Pa. Modell Tigex 25 Tigex 50 Kapazität Max. Höhe Max. Schornstein Ø / Bereich < 25 kw < 8 m 125 mm/169 cm 2 < 100 kw < 14 m 200 mm/338 cm 2 6