Abgassysteme für Brennwertkessel

Dr. Wolfgang Koth

Für den abgasseitigen Anschluß von Brennwertkesseln gibt es drei Systeme: Abgasleitungen, Luft-Abgas-Schornsteine und feuchteunempfindliche Isolierschornsteine. Alle drei Systeme werden hier vorgestellt.

1. Abgasleitungen

Mit der fortschreitenden Entwicklung von Brennwertfeuerstätten erlebten in der Schornsteintechnik auch die Abgasleitungen ihren Einstand und Aufschwung. Ihre Technik weicht vom traditionellen Funktionsprinzip des Schornsteins ab. Dieser nutzt nämlich die geringere Dichte des noch warmen Abgases. Aufgrund des Druckunterschiedes zur kalten Schornsteinmündung ergibt sich ein Unterdruck. Es entsteht jener "Zug", der die Abgase schließlich nach oben befördert und abführt.

Abgasleitungen arbeiten dagegen nach dem Überdruckprinzip. Das Gebläse des Brenners erzeugt einen Überdruck, wodurch die Abgase nach oben zur Schornsteinmündung gelangen. Abgasleitungen moderner Prägung müssen überdruckdicht, kondensatfest und säurebeständig sein. Vor allem an die Fugenverbindungen bei keramischen Abgasleitungen werden hohe Anforderungen gestellt. Grundsätzlich sind auch Ausführungen in Kunststoff oder Edelstahl möglich. Diese Systeme kommen hauptsächlich im Sanierungsbereich zum Einsatz.

Bild 1: Ein zweischalig aufgebautes überdruckdichtes Abgasleitungssystem für den Neubau (rechts). Bei der zweizügigen Ausführung ist der zweite Zug für Festbrennstoffe vorgesehen (links).

Das in Bild 1 rechts dargestellte Abgasleitungssystem speziell für Neubauten ist zweischalig aufgebaut: Die keramische, überdruckdichte Rohrsäule bildet den Kern der Anlage. Durch sie gelangen die Abgase ins Freie. Standfestigkeit erreicht man durch die Außenschale aus Leichtbetonmantelsteinen. Die keramische Innenrohrsäule wird dabei mittels Abstandshaltern im Mantelstein zentriert. Der Bereich zwischen den beiden Bauteilen ist genau festgelegt (Ringspalt). Eine raumluftunabhängige Betriebsweise, wie sie sich bei Brennwertfeuerstätten immer mehr durchsetzt, ist mit diesem System möglich. Das Gebläse saugt die zur Verbrennung notwendige Zuluft über ein in der Abdeckplatte befindliches metallisches Lochgitter an und führt sie durch den Ringspalt dem Kessel zu. Der Einsatz von raumluftunabhängigen Systemen bietet hohen Aufstellkomfort, da ein eigener Heizungsraum nicht erforderlich ist. Zusätzlich ergibt sich für den Betreiber auch ein Energiespareffekt. Das System mit seinen Einsatzmöglichkeiten als Wärmetauscher liefert der Feuerstätte im Gegenstromprinzip durch Vorbeiführung am Abgasrohr bereits vorgewärmte Verbrennungsluft. Schon bei vergleichsweise niedrigen Abgastemperaturen von beispielsweise 40°C wird eine Energieeinsparung erreicht, die einer Erhöhung des feuerungstechnischen Wirkungsgrades um rund 1% entspricht.

Neben der raumluftunabhängigen Arbeitsweise kann man das System aber auch raumluftabhängig betreiben.

Die Vorteile moderner Abgasleitungen für den Neubau gegenüber älteren Systemen liegen schließlich auch in der leichteren Verarbeitbarkeit auf der Baustelle und der damit verbundenen Zeit- und Kostenersparnis. Schacht und Leitung wachsen gemeinsam mit dem Baufortschritt, nachträgliche Installationen und Umbauten können entfallen. Ebenso bewährt hat sich die werksseitige Vormontage der Dichtungsmuffen und Abstandshalter an den Keramikrohren, die ihrerseits versetzt werden können. Die gesamte Erstellung der Anlage wird in der Regel durch ein Gewerk (Maurer) vorgenommen. Fragen und Probleme hinsichtlich der Verarbeitungsqualität und der späteren Gewährleistung, die beim Einsatz mehrerer Gewerke entstehen können, verlieren so deutlich an Gewicht.

Bild 2: Dieser Luft-Abgas-Schornstein läßt auch den Anschluß von raumluftunabhängigen Gas-Etagen-Brennwertgeräten zu.

Die zweizügige Konstruktion ermöglicht den zusätzlichen Anschluß beispielsweise eines Kachelofens oder Kamins (Bild 1 links). Der dafür notwendige Feststoffzug ist als dreischalig hinterlüfteter Isolierschornstein ausgeführt. Diese Kombination läßt sich auch nachträglich verwirklichen, wenn die Installation einer Zweitfeuerstätte (in diesem Fall dann eben für Festbrennstoffe) von vornherein in die Baumaßnahme mit einbezogen wird.

2. Luft-Abgas-Schornsteine (LAS)

Auch in Mehrfamilienhäusern lassen sich raumluftunabhängige Heizungssysteme im Brennwertbetrieb installieren, zum Beispiel mit dem erweiterten System nach Bild 2. Statt wie früher hierzu einen parallel zum Abgas verlaufenden Schacht zu nutzen, setzt man wie bei der oben beschriebenen Abgasleitung auch hier auf eine konzentrische Konstruktion. Das Gebläse des Brenners saugt die Zuluft durch den zwischen Mantelstein und Innenrohr entstehenden Ringspalt an (Bild 3).

Bild 3: Die Verbrennungsluft wird im Gegenstromprinzip durch den Ringspalt zwischen Mantelstein und Innenrohr angesaugt.

Ein Vorteil dieser konzentrischen Bauweise gegenüber früheren LAS-Anlagen liegt in dem geringeren Platzbedarf, was gerade in Mehrfamilienhäusern ein wichtiges Argument sein kann.

Für den Einsatz von Brennwertgeräten waren bei diesem System technische Ergänzungen notwendig. So schließt eine eigens entwickelte Dichtmasse die Innenrohrfuge gegen das Kondensat ab und gewährleistet die Gasdichtheit der Innenrohrsäule. Die Dichtmasse wird mittels Kartusche auf das Rohrende aufgetragen, wobei eine werksseitig vorkonfektionierte Manschette seitliches Herausquellen verhindert (Bild 4). Um das nach dem oben bereits beschriebenen Wärmetauscher-Prinzip arbeitende Luft-Abgas-System für den Brennwerttechnik-Einsatz zu nutzen, wurde herstellerseits durch den Einbau eines speziellen Anschlußsteines mit integriertem Universaladapter eine kondensat- und druckdichte Verbindung zwischen Heizkessel und Schornstein erreicht. Beim Mehrfachanschluß von Brennwertfeuerstätten wird der LAS aus sicherheitstechnischen Gründen im Unterdruck betrieben.

Bild 4: Die Dichtmasse schließt die Innenrohrfuge gegen Kondensat ab und gewährleistet eine hohe Gasdichtheit.

3. Feuchteunempfindliche Isolierschornsteine

Feuchteunempfindliche Isolierschornsteine mit Hinterlüftung in dreischaliger Ausführung sind für Brennwertgeräte geeignet. Der Aufbau eines solchen Schornsteins: Eine Innenschale aus säurebeständiger Keramik, eine Mineralwoll-Dämmschicht und ein Leichtbeton-Außenmantel (Bild 5), der gleichzeitig die Eckkanäle für die Hinterlüftung enthält.

Bild 5: Dreischaliger Aufbau feuchtunempfindlicher Isolierschornsteine.

Brennwertgeräte erzeugen am Kesselstutzen einen Abgasüberdruck. Daher sind für den Betrieb dieser Geräte zusammen mit einem dreischaligen Isolierschornstein mit Hinterlüftung, der nach dem eingangs beschriebenen Unterdruckprinzip arbeitet, schon in der Planungsphase einige Besonderheiten zu berücksichtigen: Um die Gefahr austretender Gase zu vermeiden, muß diese Verbindungsleitung absolut dicht sein. Denn in der Verbindungsleitung zwischen Brennwertgerät und Schornstein dominiert zunächst ein Überdruck, der sich jedoch noch in demselben Teilstück vollständig abbaut. Der danach vorherrschende Unterdruck ist verantwortlich für den Transport der Abgase von ihrem Eintritt in den Schornstein bis hinauf zur Mündung.

B i l d e r : Schiedel GmbH & Co.

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