| Ausgabe 7/2001, Seite 6 f. |
Heizung
Abgasanalysen an Heizungsanlagen
Moderne Messtechnik liefert genaue Daten
Gebäudeheizungen haben in unseren Breitengraden mit über 20% einen erheblichen Anteil an den Kohlendioxid-Emissionen. Soll also der vornehmlich darauf zurückzuführende Treibhauseffekt reduziert werden, gilt es, Feuerstätten technisch so zu optimieren, dass nur noch ein Minimum an Schadstoffen freigesetzt wird. Zur exakten Beurteilung der Verbrennungswerte sind moderne Abgasanalysencomputer heute das Maß der Dinge.
Messpflicht durch die Bundes-Immissionsschutz-Verordnung
Die umweltpolitischen Ziele zur Luftreinhaltung wurden bereits 1974 mit Inkrafttreten der ersten Bundes-Immissionsschutzverordnung (1. BImSchV) für Gebäudeheizungen (sog. Kleinfeuerungsanlagen) festgelegt. Im Rahmen dieser gesetzlichen Maßnahme ist eine periodische, zumeist jährliche, Überprüfung fast aller Feuerstätten vorgeschrieben. Mit dem Messprotokoll liegt dem Betreiber ein Zustandsbericht über die aktuellen Verbrennungswerte seiner Anlage vor. Folgende Messungen gehören zu einer ordnungsgemäßen Überprüfung der Anlage:
Abgastemperatur,
Verbrennungslufttemperatur,
O2- oder CO2-Gehalt (Sauerstoff- oder Kohlendioxid-Gehalt),
Schornsteinzug,
zusätzlich bei Ölkesseln: Rußzahl und gegebenenfalls Ölrückstände,
zusätzlich bei Feststoff-Kesseln: Staubgehalt und CO-Gehalt,
zusätzlich bei Gaskesseln (nach Kehr- und Überprüfungsordnung): CO-Gehalt (Kohlenmonoxid).
Zur Beurteilung der Verbrennungsqualität einer Öl- bzw. Gasfeuerstätte wird in erster Linie der Abgasverlust herangezogen. Dieser beschreibt die Wärme, die mit den Abgasen ungenutzt verloren geht. Errechnet wird der Abgasverlust aus den Messwerten Abgastemperatur, Verbrennungslufttemperatur und Sauerstoff- bzw. Kohlendioxidgehalt im Abgas. Sowohl mit steigender Abgastemperatur als auch mit steigendem Sauerstoffgehalt nimmt der Abgasverlust zu. Moderne Messcomputer, auf die später detailliert eingegangen wird, berechnen den Wert im Handumdrehen.
| Bild 1: Abgasanalysecomputer "A 97" von Wöhler mit Touch-Screen: Er eignet sich für Messungen an Öl-, Gas- und Festbrennstofffeuerstätten und misst u.a. O2, CO, CO2, TAbgas, TLuft, TTaup, Zug. |
Als weiterer Messwert ist der Schornsteinzug zu ermitteln. Er hat einen direkten Einfluss auf die Messergebnisse. Bei starkem Zug erhöht sich die Abgastemperatur und damit der Abgasverlust. Ursache hierfür ist die Änderung der Strömungsgeschwindigkeit: da die Abgase bei hohem Schornsteinauftrieb schnell aus der Feuerstätte in die Abgasstrecke gelangen, können sie ihre Energie nicht im gewollten Maße an den Wärmetauscherflächen abgeben.
An ölbetriebenen Feuerstätten ist weiterhin die Rußzahl zu ermitteln. Je besser die Verbrennung einer Feuerungsanlage, desto geringer ist die Rußzahl und damit die Schwärzung des Messfleckes auf dem Filterpapier.
Bei gasbefeuerten Wärmeerzeugern erfolgt zusätzlich die Messung des Kohlenmonoxidgehalts. Da sich diese Wärmeerzeuger zum Teil im Wohnbereich befinden, dient die Maßnahme in erster Linie dem Schutz von Personen.
| Bild 2: Wöhler-Rußtestpumpe "RP 72" mit langem Messschlauch (ideal für unzugängliche Stellen) und Messkopf. |
Entwicklung in der Messtechnik
In letzter Zeit setzten sich verstärkt elektronische Messgeräte durch. Diese multifunktionalen Analysencomputer bieten in der Regel alle erforderlichen Messfunktionen in einem Gerät: Temperatur, O2, CO, NO (Stickoxid) sowie Schornsteinzug.
Der eingebaute Prozessor ermittelt aus den Messdaten Rechenwerte wie Abgasverlust, Wirkungsgrad, Lambda, COnorm sowie die Taupunkttemperatur und (bei Brennwertgeräten) den Kondensatanfall. Alle Werte zusammen ermöglichen die sichere verbrennungstechnische Einstellung einer Feuerstätte.
Für weitere Prüfvorgänge stehen spezielle Geräte zur Verfügung, die sich in einem Service- und Messkoffer einfach transportieren lassen. Folgende Geräte sollten in keinem Fall fehlen:
Abgas-Analysencomputer
Wöhler bietet mit dem A 97 einen Analysencomputer, der sich durch seine kompakte Bauweise gut handhaben lässt. Die übersichtliche Darstellung aller benötigten Daten auf dem großen Display sowie die einfache Bedienung per "Touch-Screen" überzeugen ebenso wie die zahlreichen weiteren Ausstattungsmerkmale. Außerdem ist eine Messdatenverwaltung in diesem Gerät integriert. Die Messwerte lassen sich über eine (Infrarot-) IrDA-Schnittstelle kabellos an Drucker und PC übertragen.
Rußtestpumpe
Um allen Anforderungen im Rahmen der 1. BImSchV zu entsprechen, darf auch die Rußtestpumpe in keiner Ausstattung fehlen. Eine lange Schlauchverbindung mit dem separaten Messkopf und der 220 mm langen Sonde ermöglicht das Messen selbst an schwer zugänglichen Messöffnungen.
Mehrlochsonde
Um den CO-Ausstoß an Gasfeuerstätten zu ermitteln, bietet sich die Verwendung einer Mehrlochsonde mit langem Klemmkonus an. Mit diesem Konus wird die Messöffnung abgedichtet und die Sonde an den jeweiligen Rohrdurchmesser angepasst.
Taupunktindikator
Die Kontrolle auf Abgasrückstau kann mit einem Taupunktindikator erfolgen. Über die Änderung des Oberflächenwiderstands einer Sensorplatte meldet er den Rückstau über ein optisches und/oder akustisches Signal. Als zusätzlicher Indikator dient der in diesen Fällen verursachte Temperaturanstieg. Der Temperaturwert wird beim Taupunktindikator TI 91 von Wöhler auf einem Display angezeigt. Durch die geringen Abmessungen der Sensorplatte sowie den flexiblen Halter lassen sich auch schwer zugängliche Stellen sicher überprüfen.
Fazit
Auch 27 Jahre nach Einführung der ersten Bundes-Immissionsschutzverordnung ist die Überprüfung der Heizungsanlagen genau so wichtig wie früher. Bei unbefriedigenden Messergebnissen muss der Betreiber seine Heizungsanlage warten oder modernisieren lassen. Zeitgemäße Messgeräte zur Abgasanalyse liefern dabei eine gesicherte Bewertungsgrundlage über den feuerungstechnischen Zustand des Wärmeerzeugers.
| Bild 3: Der Taupunktindikator "TI 91" zeigt den Abgasrückstau durch ein akustisches und optisches Signal an. Zusätzlich wird die Temperatur der Sensorplatte angezeigt. |
Maßnahmen für die korrekte Abgasverlust-Messung
Der Wärmeerzeuger muss in einen definierten Betriebszustand versetzt werden, der den Regelfall kennzeichnet und vergleichsweise hohe Emissionen aufweist: Kesselwassertemperatur mindestens 60°C.
Gemessen wird im Abgasrohr zwischen Feuerstätte und Schornstein, bzw. an einem Punkt, der durch die besondere Bauart der jeweiligen Feuerstätte vorgegeben ist. Die Messöffnung soll mit einem Abstand, der zwei mal dem Rohrdurchmesser entspricht, von der Strömungssicherung bzw. dem Kesselstutzen entfernt angebracht werden.
Die Messung ist im Abgaskernstrom, also an der Stelle der höchsten Abgastemperatur, durchzuführen. Es ist ratsam, eine auf der Messöffnung zu befestigende Sondenhaltevorrichtung zu verwenden, die es ermöglicht, die Messsonde z.B. auch schräg zu justieren.
Besonderheit einer CO-Messung
Im Gegensatz zur Abgasverlustmessung erfolgt die Gasprobenahme nicht im Kernstrom, sondern über den Querschnitt des Abgasrohres mit der so genannten Mehrlochsonde, die mehrere gleich große Bohrungen aufweist.
Die CO-Messung ist als Sicherheitsmessung vor der Abgasverlustbestimmung durchzuführen.
Die Messung zur Rußzahlbestimmung
Einspannen des Filterpapiers.
Funktionskontrolle der Rußtestpumpe (insbesondere auf Dichtheit).
Einführen der Entnahmesonde in die Messöffnung und Justierung im Kernstrom.
Mit zehn Hüben wird das erforderliche Abgasvolumen durch das Filterpapier gesaugt. Die Pumpenhübe sind so auszuführen, dass ein Druckausgleich in der Pumpe erfolgen kann. Dazu muss der Kolben schnell herausgezogen und in der Endlage ca. 3 Sekunden festgehalten werden.
Der Pumpvorgang muss in max. 60 Sekunden beendet sein.
Entnahme des Filterpapiers und Vergleich des Schwärzegrades des Rußflecks mit den Grauwerten der Vergleichskala ergibt die Rußzahl.
Dieser Vorgang wird dreimal durchgeführt. Bei feuchtem Filterpapier oder ungleichmäßigem Rußfleck ist ein weiterer Vorgang erforderlich. Aus den drei Ergebnissen wird der Mittelwert gebildet und auf die nächste ganze Zahl gerundet.
Rußfleck auf Ölrückstände kontrollieren. Die Ölderivate sind durch eine gelbliche bis braune Verfärbung zu erkennen. Ist mit dem bloßen Auge keine eindeutige Entscheidung möglich, muss ein zusätzlicher Test mit dem Fließmittel Aceton durchgeführt werden. Hierzu wird ein Tropfen Aceton auf den Rußfleck gegeben. Vorhandene gelbliche Ölderivate lagern sich dann am Rand des Rußflecks ab.
B i l d e r : Wöhler GmbH, Bad Wünnenberg
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