Nebenluftvorrichtungen in Abgasanlagen

Fachgerechte Auswahl und Anwendung

Günter Fischer*
Nebenluftvorrichtungen für Abgasanlagen werden nach DIN 4795 geprüft und zugelassen. Diese Norm regelt die sicherheitstechnischen Anforderungen in Bezug auf Aufbau, Funktion und Regelverhalten der Geräte. Die Voraussetzungen für einen optimalen Betrieb werden jedoch erst durch die Kenntnis der Technik, der Auswahl und Montage sowie der richtigen Einstellung einer Nebenluftvorrichtung geschaffen.

Bild 1: Die Nebenluftvorrichtung vom Typ ZUK 180 besitzt eine fest eingestellte Überdruckklappe. Regelscheibe und Gehäuse sind komplett aus Edelstahl.

Bauarten und Funktion

Je nach Funktion und Anwendung wird zwischen drei Bauarten unterschieden:

Selbsttätige Nebenluftvorrichtungen (Zugbegrenzer, Bild 1)

Sie geben in Abhängigkeit von der Druckdifferenz eine Öffnung frei, durch die Nebenluft in die Abgasanlage einströmt, um den Auftrieb konstant zu halten. Beim Einsatz eines Zugbegrenzers wird den heißen Abgasen in der Abführung automatisch so viel kühle Luft vom Aufstellungsraum zugemischt, bis durch den verminderten thermischen Auftrieb und den erhöhten Strömungswiderstand der zu hohe Unterdruck auf den gewünschten Wert abgebaut ist. Zusammen mit der erhöhten Geschwindigkeit der Abgas-/Luftmenge sowie dem geringeren Temperaturgefälle zwischen dem Inneren der Abgasanlage und der Umgebung wird die Tendenz zur Kondensatbildung gemindert. Darüber hinaus wird bei einem Auftrieb über dem Einstellwert des Zugbegrenzers eine Durchlüftung der Abgasleitung durch einströmende Raumluft während der Stillstandszeit der Feuerstätte sichergestellt.

Kombinierte Nebenluftvorrichtungen (Bild 2)

Bild 2: Nachrüstbare Motorsteuerung für eine konventionelle Nebenluftvorrichtung. Aus beidem wird daraus eine kombinierte Nebenluftvorrichtung.

Sie regeln mit der Funktion eines Zugbegrenzers und einer zwangsgesteuerten Nebenluftvorrichtung sowohl den konstanten Auftrieb als auch die Durchlüftung der Abgasanlage in den Stillstandszeiten. Bei der kombinierten Nebenluftvorrichtung wird die durch die Regelscheibe des Zugbegrenzers gebildete Öffnung als zwangsgesteuerte Nebenluftöffnung verwendet. Eine Motorsteuerung bringt hier die Regelscheibe in Offenstellung, sodass ein guter Trocknungseffekt für die Abgasanlage erzielt wird.

3. Abgasanlagen im Überdruck (Bild 3)

Bild 3: Die ZDM 180 ist entwickelt für den Einsatz in Abgasanlagen mit Überdruck.

Zum Einsatz in Überdruck-Abgasleitungen sind herkömmliche Nebenluftvorrichtungen nach DIN 4795 nicht zulässig. Bei schwierigen Betriebsbedingungen, großer wirksamer Höhe, Windeinfall oder im Teillastbetrieb kann es jedoch auch bei diesen Anlagen zu unerwünschten Druckverhältnissen kommen. Abhilfe schafft hier ein druckabhängig, motorisch gesteuerter Zugbegrenzer. Er verfügt über eine dichtschließende Verschlussklappe, die bei Unterdruck (über eine Druckdose gesteuert) öffnet. Durch die einströmende Nebenluft wird der Druck in der Abgasanlage auf den vorgegebenen Wert stabilisiert. Ohne Druckdosen wird das Gerät als zwangsgesteuerte Nebenluftvorrichtung eingesetzt, die ebenfalls als Starthilfe für den Brenner dient.

Als vierte Bauart könnte man die so genannten zwangsgesteuerten Nebenluftvorrichtungen bezeichnen. Sie haben aber in der Anlagenpraxis heute nur noch eine geringe Bedeutung und kommen lediglich in Sonderfällen zum Einsatz, etwa in Bäckereien.

Heute werden Zugbegrenzer in verstärktem Maße für automatisch beschickte Feststofffeuerungen (spez. mit den Brennstoffen Holzpellets oder Hackschnitzel) eingesetzt. Sie tragen wirkungsvoll zum geregelten Abbrand und zur Energieeinsparung bei. Nebenluftvorrichtungen dürfen nach DIN 4795 grundsätzlich nur in Abgasanlagen eingesetzt werden, die nach DIN 4705 bestimmungsgemäß im Unterdruck betrieben werden.

Aufgaben und Zweck

Jede Feuerstätte erzielt nur bei dem so genannten "Mindest-Zugbedarf" ihren optimalen Wirkungsgrad. Dieser Wert wird auf dem Typenschild oder in den technischen Unterlagen angegeben. Da eine Abgasanlage stets so ausgelegt wird, dass die sichere Funktion auch bei ungünstigsten (Witterungs-)Bedingungen gewährleistet werden kann, liegt der Auftrieb zu fast allen Betriebszeiten höher als er für die Feuerstätte notwendig ist. Die Folge ist ein zu hoher Abgasverlust. Des Weiteren erhöhen sich durch einen zu großen Auftrieb auch die Stillstandsverluste der Heizungsanlage. Ein Zugbegrenzer oder eine kombinierte Nebenluftvorrichtung sorgen für konstante Zugverhältnisse und damit weitgehend gleichbleibende Betriebsbedingungen der Feuerstätte. Eine optimierte Einstellung des Brenners kann vorgenommen werden, ohne ein witterungsbedingtes "Umkippen" zu riskieren.

Zwangsgesteuerte und kombinierte Nebenluftvorrichtungen sind darüber hinaus sehr wirkungsvoll als "Starthilfe" für Anlagen mit Gebläsebrennern und einer langen Abgasführung. Auf Grund der Durchlüftung der Abgasleitung während der Stillstandszeiten wird eine Strömung beibehalten, die den Start des Brenners wesentlich erleichtert.

Nicht zu unterschätzen ist der Trocknungseffekt, den kombinierte Nebenluftvorrichtungen mit Motorsteuerung für die Abgasführung bieten. In der DIN 4705 Teil 1 Ausgabe 1993 ist im Abschnitt 12 ein Rechenverfahren aufgeführt, mit dem der Einfluss einer Nebenluftvorrichtung auf die Abgasanlage und den Taupunkt ermittelt werden kann.

Bild 4: Spezielle Auswahldiagramme helfen bei der Bestimmung des richtigen Zugbegrenzers.

Auswahl und Größenbestimmung

Nebenluftvorrichtungen werden nach der benötigten Luftleistung eingeteilt. Dabei bestimmt die Höhe, der Querschnitt sowie die Bauart der Abgasanlage, aber auch in begrenztem Umfang die Heizleistung des Wärmeerzeugers, den Einsatzbereich. Tabellen, Diagramme oder Auswahlschieber von Herstellern erleichtern die richtige Auswahl (Bild 4).

Sind in Großanlagen beim Anfahren des Brenners Druckschläge zu erwarten, so muss ein Zugbegrenzer mit Überdruckklappe eingesetzt werden.

An Abgasleitungen ab einem Durchmesser von 200 mm und einer Schornsteinhöhe von ca. 20m (Großanlagen) sollte die Regelscheibe einer Nebenluftvorrichtung zusätzlich mit einer hydraulischen Dämpfungseinrichtung versehen werden (Bild 5).

Bild 5: Zugbegrenzer für Großanlagen.

Hinweise für den Einbau (Bild 6)

Bei der Auswahl des Montageortes ist darauf zu achten, dass der Zugbegrenzer im Bereich des "Nullpunktes" der Abgasanlage angeordnet wird. Mit anderen Worten: es darf hier kein Überdruck auftreten.

Der zweckmäßigste Einbauort für eine Nebenluftvorrichtung wird im Wesentlichen von seiner Aufgabenstellung beeinflusst. Als Montageort kommt das Verbindungsstück gleich nach dem Abgasstutzen (Pos. 1) oder kurz vor der Einmündung in den senkrechten Teil der Abgasanlage (Pos. 2) in Frage. Die Wandung des Schornsteins oberhalb des Verbindungsstückes (Pos. 3) bzw. unterhalb der Einführung (Pos. 4) bietet eine weitere Möglichkeit zur Platzierung.

Die beste Begrenzung des Auftriebs in der Abgasanlage wird am Verbindungsstück (Pos. 1) erzielt. Hier reicht bereits eine verhältnismäßig geringe Luftmenge aus, um den Unterdruck abzubauen.

Eine gute Austrocknung der Abgasanlage ist am Montageort Pos. 3 (etwa 20 cm unterhalb der Decke) zu erwarten. Sollte sich eine mehrschalige Abgasleitung nachträglich nur schwierig öffnen lassen, so kann Pos. 2 als gute Alternative gewählt werden.

Die Position 4 ist für Anlagen mit hohem Rußanfall vorzuziehen.

Bild 6: Mögliche Einbaupositionen für Nebenluftvorrichtungen.

Einstellung der Nebenluftvorrichtung

Um die optimalen Betriebsbedingungen zu erzielen, ist der Zugbegrenzer auf den Mindest-Zugbedarf des Wärmeerzeugers einzustellen. Wenn nicht anders angegeben, reicht bei atmosphärisch betriebenen Gasfeuerstätten oder Heizkesseln kleiner Leistung ein Zugbedarf (Auftrieb) von 10 Pa aus. Die Einstellung des Zugbegrenzers erfolgt im Betriebszustand der Anlage durch Verschrauben von Einstellgewichten nach den Angaben des Herstellers. Befindet sich der Zugbegrenzer am Verbindungsstück kurz hinter der Messöffnung, so ist der Einstellwert identisch mit dem Zugbedarf der Feuerstätte. Beim Einbau in die Wandung der Abgasanlage ist der Zugbegrenzer um den Druckverlust zwischen Abgasstutzen und Einbauort der Nebenluftvorrichtung höher einzustellen (z.B. 12 Pa).

Fazit

Nebenluftvorrichtungen schaffen gleichbleibende Druckverhältnisse in der Abgasanlage, die einen optimierten Betrieb des Wärmeerzeugers ermöglichen.

Die Störanfälligkeit, verursacht durch Witterungseinflüsse, wird minimiert und in vielen Fällen kann das Startverhalten von Gebläsebrennern durch den Einsatz eines Zugbegrenzers nachhaltig verbessert werden. Nebenluftvorrichtungen arbeiten in der Regel störungs- und wartungsfrei und rechtfertigen somit den verhältnismäßig geringen Investitionsaufwand. Eine Amortisationszeit ist auf Grundlage der aktuellen Energiepreise i.d.R. innerhalb von zwei Jahren gegeben.

B i l d e r : Kutzner + Weber, Maisach

*) Günter Fischer, Key Account und Produktmanager bei Kutzner + Weber GmbH & Co. KG, Maisach

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