Nebenluftvorrichtungen in Abgasanlagen

Zugbegrenzer im praktischen Einsatz

Günter Fischer*

Jede Abgasanlage, ob neu installiert oder im Bestand, wird in ihrer Funktion durch Witterungseinflüsse wie die Außentemperatur und/oder den Wind sowie die Betriebsbedingungen wie Laufzeit und Heizleistung des Wärmeerzeugers beeinflusst. Dadurch verändern sich die Druckverhältnisse in der Abgasstrecke nahezu permanent. Konstante Bedingungen sind jedoch die Voraussetzung für eine gleichbleibende Verbrennungsgüte und für einen hohen Nutzungsgrad der Feuerungsanlage. Zugbegrenzer sorgen da für eine ständige Druckanpassung. Dies geschieht durch eine kontrollierte Beimischung von Nebenluft in die Abgasanlage.

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

Für jede Anwendung geeignet

Je nach Funktion und Einsatzbereich wird zwischen drei Bauarten unterschieden:

Selbsttätige Nebenluftvorrichtungen (so genannte Zugbegrenzer, Bild 1)

Sie geben in Abhängigkeit von der Druckdifferenz eine Öffnung frei, durch die Nebenluft in die Abgasanlage einströmt. Der Auftrieb wird dadurch konstant gehalten. Beim Einsatz eines Zugbegrenzers wird den heißen Abgasen in der Abführung soviel kühle Luft vom Aufstellraum zugemischt, bis durch den verminderten thermischen Auftrieb und den erhöhten Strömungswiderstand der zu hohe Unterdruck auf den gewünschten Wert abgebaut ist. Gleichzeitig wird die Gefahr einer Kondensatbildung im Schornstein gemindert. In der Stillstandszeit der Feuerstätte wird bei einem Auftrieb über dem Einstellwert des Zugbegrenzers eine Durchlüftung der Abgasleitung durch einströmende Raumluft sichergestellt, sodass Feuchtigkeit im Schornstein abgeführt wird.

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

Kombinierte Nebenluftvorrichtungen (Bild 2)

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 Variante wird die durch eine Regelscheibe des Zugbegrenzers gebildete Öffnung als zwangsgesteuerte Nebenluftöffnung verwendet. In der Stillstandszeit des Wärmeerzeugers bringt eine Motorsteuerung die Regelscheibe in Offenstellung, sodass ein guter Trocknungseffekt für die Abgasanlage erzielt wird.

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

Speziell für Abgasanlagen im Überdruck (Bild 3)

Zum Einsatz in Überdruck-Abgasleitungen sind herkömmliche Nebenluftvorrichtungen nicht zulässig. Bei großer Höhe, Windeinfall oder im Teillastbetrieb kann es aber 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.

Aufgaben und Zweck

Da eine Abgasanlage stets so ausgelegt wird, dass die sichere Funktion auch bei ungünstigsten (Witterungs-)Bedingungen gewährleistet werden kann, liegt der natürliche Auftrieb zu fast allen Betriebszeiten höher als er für den Betrieb der Feuerstätte notwendig ist. Die Folgen sind hohe Abgasverluste und Stillstandsverluste der Heizungsanlage. Ein Zugbegrenzer oder eine kombinierte Nebenluftvorrichtung sorgen für konstante Zugverhältnisse und damit weitgehend gleichbleibende Betriebsbedingungen der Feuerstätte.

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

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.

Bild 5: Zugbegrenzer für Großanlagen.

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

Bild 6: Mögliche Einbaupositionen für Nebenluftvorrichtungen.

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.

Einstellung der Nebenluftvorrichtung

Um die optimalen Betriebsbedingungen zu erzielen, ist der Zugbegrenzer auf den Mindest-Zugbedarf des Wärmeerzeugers einzustellen. Dies geschieht im Betriebszustand der Anlage durch Verschrauben von Einstellgewichten. Wenn nicht anders angegeben, reicht bei atmosphärisch betriebenen Gasfeuerstätten oder Heizkesseln kleiner Leistung in der Praxis ein Zugbedarf (Auftrieb) von 10 Pa aus. 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).

Zusammenfassung

Nebenluftvorrichtungen schaffen gleichbleibende Druckverhältnisse in der Abgasanlage und ermöglichen dadurch jederzeit einen optimierten Betrieb des Wärmeerzeugers. Die Störanfälligkeit, verursacht durch Witterungseinflüsse, lässt sich erheblich reduzieren, und in vielen Fällen kann das Startverhalten von Gebläsebrennern durch den Einsatz eines Zugbegrenzers nachhaltig verbessert werden. Weitere Anwendungsfälle bieten automatisch beschickte Festbrennstofffeuerungen (Holzpellets, Hackschnitzel).

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

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

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