Warum brennt mal eine Flamme Gelb und manchmal Blau? Schauen wir mal in eine Gasflamme eines neuen Kombi-Gasumlaufwasserheizers und stellen dabei fest, dass die Gasflamme “Blau” verbrennt. Brennt die Gasflamme hingegen mit einer “Gelben” Flammen ist der Brenner in der Regel verschmutzt. Durch die Verschmutzung ist die Gemischaufbereitung nicht mehr ideal. Soll heißen, die brennbaren Bestandteile des Erdgases (“CH4″) verbinden sich nicht vollständig mit dem Luftsauerstoff (“O2″). Was hat das mit einem Öl-Brenner zu tun?

Betrachtet man hingegen einen Öl-Brenner so ist der Kampf der unterschiedlichen Systeme im kleinen Leistungsbereich bis 50kW zugunsten des Blaubrenners entschieden. Hier führen konstruktive Maßnahmen an der Gemischaufbereitung zu der Blauen Flamme. Das Geheimnis scheint also gelöst. Es ist also die Art der Gemischaufbereitung welche die Blaue Flamme entstehen lässt. Dabei entscheidend ist der Anteil der Verbrennungsluftzumischung vor bzw. bei der Flammenentstehung. Der Ölnebel wird sich am Zündfunken entzünden. Für einen kurzen Augenblick scheint die Öl-Flamme Gelb zu brennen. Nun aber greifen die Konstrukteure in die reichlich gefüllte Trickkiste und graben den Venturi aus. Mithilfe dieser genialen Idee werden die heißen Abgase durch einen Rezikulationsspalt durch Unterdruckbildung (negativer Druck) angesaugt. Die heißen Abgase lassen den Ölnebel verdampfen. Die Bindungsfähigkeit des zugeführten Sauerstoffs an den Brennstoff Heizöl nimmt dabei zu weil der Öldampf (Gasförmig) gegenüber dem Ölnebel (Tropfenförmig) eine größere Oberfläche besitzt. Mit dieser Technik verbrennt ein Blaubrenner nahezu CO frei. Zu dem brennt die Flamme unsichtbar in einem Flammenrohr. Dieses Flammenrohr beginnt kurz nach dem Start des Brenners (ca.20 sek.) zu glühen. Dieses Strahlungswärme lässt weniger schädliches NOx entstehen.

Man unterscheidet aktive Maßnahmen mit Bauteilen, die die Gaszufuhr bei Erreichen eines vorgegebenen Volumenstroms unterbrechen und passive Maßnahmen, die mechanische Manipulationen erschweren.
Aktive Maßnahmen sind:
– Gas-Strömungswächter (GS) und
– Gas-Druckregelgerät mit integriertem Gas-Strömungswächter.
Die nachgeschaltete Leitungsanlage ist so zu dimensionieren, dass die vorgeschaltete aktive Maßnahme auch auslösen kann.

Passive Maßnahmen sind:
– Anordnung der Energiearten in nicht allgemein zugänglichen Räumen
– Vermeiden von Leitungsenden und Auslässen bzw. die Verwendung von
– Sicherheitsstopfen und Sicherheitskappen
– Kapselungen
– Spezialschrauben für Flansche
– Gewindeklebstoffe etc.
Auch wenn aktiven Maßnahmen der Vorrang einzuräumen ist, dürfen die passiven vom Installateur nicht vernachlässigt werden. Das Sicherheitskonzept des DVGW kann kriminell, planmäßig herbeigeführte Gasexplosionen nicht verhindern. Aktive Einrichtungen reduzieren immerhin die Folgen von Eingriffen – passive helfen deren Ausführung zu verzögern.

Der Gas-Strömungswächter(GS) bewirkt die Absperrung des Gasdurchflusses, wenn der Volumenstrom einen vorgesehenen Wert überschreitet. GS werden je nach Schutzwirkung bzw. Druckstufe in die Typen K1, K2 und K3 oder M1, M2 und M3 eingeteilt.
Ein GS kann auch in einem Gas-Druckregelgerät integriert sein. Die Auswahl der geeigneten GS-Type erfolgt an Hand von Herstellerunterlagen.

Der Gas-Strömungswächter bleibt bei Betrieb der Anlagen mit Gasmengen bis zum fest vorgegebenen Nenndurchfluss (Vn) (Nennwärmebelastung) stabil offen (Abb.14 ).
Wird jedoch der Nenndurchfluss um den Schließfaktor (fs) überschritten und der Schließdurchfluss (Vs) erreicht, schließt der Gas-Strömungswächter automatisch, die weitere Gaszufuhr ist unterbrochen (Abb.15 ). Dies könnte zum Beispiel bei dem Entfernen von Stopfen, Lösen von Verschraubungen oder der Demontage von Gasgeräten oder dem Trennen von Rohrleitungen der Fall sein. Die Anlage kann nach Beseitigung der Fehlerursache ohne weitere Montagearbeiten wieder in Betrieb genommen werden. Nach dem Schließen lässt das Ventil eine definierte Gasmenge V0 = 30 l/h überströmen, so dass sich der Druck p2 wieder aufbaut, bis der Ventilteller sich durch die Federkraft öffnet (Abb. 16-17). Weil die Überströmmenge auf 30 l/h begrenzt ist, kann dieser Reset – je nach Leitungslänge – mehrere Minuten dauern.
Der Gas-Strömungswächter schützt nicht bei Undichtigkeiten, die unterhalb des fest vorgegebenen Schließdurchflusses liegen. Seine Wirkung ist elektrischer Sicherungen vergleichbar, welche den Stromkreis bei Überschreiten eines bestimmten Wertes unterbrechen. Geringe Leckagen und Undichtigkeiten führen nicht zum Schließen des Gas-Strömungswächters.

Die Betriebsweise einer Wärmepumpe kann wie folgt unterteilt werden:
– monovalente Betriebsweise:
Die Wärmepumpe ist der alleinige Wärmeerzeuger für Heizung und Warmwasserbereitung. Die Wärmequelle muss für den ganzjährigen Betrieb der Anlage ausgelegt sein.
– monoenergetische Betriebsweise:
Die Wärmeversorgung wird über zwei Wärmeerzeuger realisiert, die mit demselben Energieträger versorgt werden. Die Wärmepumpe wird mit einer Elektro Zusatzheizung zur Deckung der Spitzenlast kombiniert. Die Elektro Zusatzheizung ist dabei im Vorlauf der Nutzungsanlage installiert und wird vom Regler bei Bedarf mit hinzugeschaltet. Der Anteil des Wärmebedarfes, der von der Elektro Zusatzheizung abgedeckt wird, sollte möglichst gering sein.

– bivalente parallele Betriebsweise:
Neben der Wärmepumpe ist ein zweiter Wärmeerzeuger mit einem anderen Energieträger als der Wärmepumpe zur Deckung des Wärmebedarfes installiert. Ab einer bestimmten Außentemperatur
wird der zweite Wärmeerzeuger mit zur Deckung des Wärmebedarfes zugeschaltet. Diese Betriebsweise setzt voraus, dass die Wärmepumpe bis zur tiefsten Außentemperatur in Betrieb bleiben
kann.
– bivalente alternative Betriebsweise:
Neben der Wärmepumpe ist ein zweiter Wärmeerzeuger mit einem anderen Energieträger als der Wärmepumpe zur Deckung des Wärmebedarfes installiert. Dabei arbeitet die Wärmepumpe nur bis
zum so genannten Bivalenzpunkt (z. B. 0 °C Außentemperatur), um bei tieferen Außentemperaturen die Wärmeversorgung an den zweiten Wärmeerzeuger (z. B. Gas- oder Ölkessel) zu übergeben.
Häufige Anwendung findet diese Betriebsweise bei Wärmenutzungsanlagen mit hohen Vorlauftemperaturen. Die Wärmepumpe kann dabei 60 – 70 % der Jahresheizarbeit (Klimaverhältnisse Mitteleuropa) abdecken.
– bivalente teilparalelle Betriebsweise:
Bis zu einer vorgegebenen Außentemperatur erzeugt die Wärmepumpe alleine die notwendige Wärme. Sinkt die Temperatur unter diesen Wert, schaltet sich der zweite Wärmeerzeuger dazu. Reicht
die die Vorlauftemperatur der Wärmepumpe nicht mehr aus, wird die Wärmepumpe abgeschaltet. Der zweite Wärmeerzeuger übernimmt die volle Heizlast.

Kohlenstoffdioxid (CO2) wie es richtig heißt ist ganz das Gegenteil von Kohlenstoffmonoxid (CO). Nur der Anteil Kohlenstoff (C) macht die beiden Gase irgendwie dann doch verwandt.

Hier könnte ich eigentlich schon Schluss machen mit der Erklärerei. Aber mal ganz ehrlich, war das auch verständlich? Eigentlich nicht, denn zum Verstehen muss man sich ein wenig mit der Verbrennungstechnik beschäftigen.

Einen wesentlichen Anteil am gewünschtem CO2 hat die Luftmenge (O2) im Verhältnis zur Brennstoffmenge. Welche brennbaren Bestandteile enthält ein Brennstoff? Unsere fossilen Brennstoffe entstammen ursprünglich aus pflanzlichen Bestandteilen. Manchmal sind aus Bäumen “Girls best Freinds” entstanden, ich meine die Diamanten.  Aber auch Erdgas oder Öl und Steinkohle entstammen dieser Zeit. Kohle? Ja das “schwarze Gold” wie es im “Pott” (Ruhrgebiet) heißt. Wir kommen der Sache näher, also ist es der Kohlenstoff (C) in Verbindung mit Sauerstoff welcher brennbar ist.  Ganz einfach ausgedrückt ist es so: C + O2 = CO2. Ist der Anteil im Abgas von CO2 hoch, dann wird der zugeführte Brennstoff (C) weitestgehend ausgenutzt. Alles prima, denn nur so ist gewährleistet dass auch der im Brennstoff enthaltene Energiegehalt genutzt wird.

Luftverhältnis = Lambda

Des Wegen wird man bei der Einregulierung von Brennern immer den Anteil Sauerstoff (Verbrennungsluft) im Auge behalten (Lambda). Ist der Anteil an zugeführten Sauerstoff zu Gering, dann entsteht Kohlenstoffmonoxid (CO). Dieses Gas ist geruchlos, schwerer wie Luft und heimtückisch tödlich. Aber auch zuviel Sauerstoff (Verbrennungsluft) stört die saubere Verbrennung. Zuviel O2 kühlt die Flamme, die Reaktionstemperatur sinkt und der Kohlenstoff (C) kann nicht thermisch reagieren. Auch hier entsteht Kohlenstoffmonoxid.

Gibt es denn nun Werte die eine Einstellung eines Brenners total einfach machen lassen. Ja den gibt es und es ist der Sauerstoffgehalt im Abgas der als sogenannter Restsauerstoff ermittelt wird. Ein Restsauerstoffgehalt von 4-5% hat sich dabei als optimal herausgestellt, unabhängig vom Brennstoff. Das entspricht einen Lambda von ca. 1,2-1,3.

Erkennt, zum Beispiel ein Heizungsregler einen Wärmebedarf, so muss derWärmeerzeuger in Betrieb gehen.
1: Die Gasarmatur öffnet. Nun kann das Gas in das Gerät strömen.

2: Das Gebläse fördert die von der Elektronik berechnete Luftmenge. Je höher die Drehzahl des Gebläses, desto mehr Luft wird gefördert.

Legende:
1 Abgas
2 Verbrennungsluft
3 Gebläsemotor
4 Hauptgasventile
5 Kennlinie – Volumen-Luft / Volumen-Gas
6 Kennlinie – Leistung / Soll-Drehzahl

Der aktuelle Modulationssollwert ist abhängig von der Größe der Regelabweichung (Vergleich Vorlauftemperatur-Istwert zu Vorlauftemperatur-Sollwert). In Abhängigkeit der momentan geforderten Geräteleistung wird ein Drehzahl-Sollwert an das Gebläse als elektronisches PWM- Signal* weiter gegeben.
Die Modulation des Brenners erfolgt nun stets durch die Änderung der Luftmenge (PWM -Signal*) des Gebläses. Durch den pneumatischen Gas-Luft-Verbund folgt die Gasmenge der Luftmenge in einem vorgegebenen Verhältnis, da beide Größen zwangsweise aneinander gekoppelt
sind. Somit ist es möglich, über den gesamten Modulationsbereich die Luftzahl nahezu konstant zu halten. Um mit der Technik des pneumatischen Gas-Luft-Verbundes die Gasarmatur zu steuern, ist zur Überwindung der Druckverluste ein leistungsstarkes Gebläse erforderlich.

*Info: PWM-Signal

Siehe auch: Erklär mal: Gaseinstellung am Gas Brennwertheizgerät

Die Vorgehensweise entspricht im Grunde der Vorgehensweise bei einem Gas-Heizwertgerät mit dem Unterschied, dass der Düsendruck als relevante Größe für die Leistungseinstellung nicht benötigt wird.

Als erstes muss der Gasanschlussdruck (Fließdruck) bestimmt werden. Hierbei ist das Gerät mit der max. Geräteleistung zu betreiben. Die Hersteller haben sogenannte Prüfprogramme entwickelt um die max. Geräteleistung anzuforden. Der Weg über die Programme ist wichtig weil dabei die Modulation der Geräte abgeschaltet wird. Ist der richtige Anschlussdruckbereich in den Herstellunterlagen gefunden, ist der Rest ziemlich einfach. Manometer anschließen, Gerät mit dem Prüfprogramm in Betrieb nehmen und gemessenen Anschlussdruck mit den Herstellerangaben vergleichen.

1.) Gasanschlussdruck-Messstutzen

2.) U-Rohr Manometer oder Digital-Manometer (unbedingt vorher Null-Punkt Abgleich durchführen)

Messstutzen dicht verschließen und mit Prüfschaum Dichtheit feststellen! Nun wird ein Abgasanalysegerät benötigt. Die max. Geräteleistung wird in Abhängigkeit des CO2-Gehaltes bestimmt. Warum das so ist? Desto größer die Gasmenge, umso höher der CO2-Gehalt. Dies ist deswegen so, weil die Luftmenge vom Gebläse bestimmt wird. Da das Gebläse mit dem Start des Prüfprogramms für die max. Geräteleistung das max. Luftvolumen fördert dient der CO2-Wert nun zur Bestimmung der max. Geräteleistung.

1.) Messstutzen Abgas (CO2)

2.) Abgasschalldämpfer (darf nicht entfernt werden)

3.) Befestigungspunkt Abgasschalldämpfer

4.) CO2-Einstellschraube (Gasmengen-Einstellung)

Nun benötigen wir noch die richtigen Tabellenwerte für die Gaseinstellung. Auch hier sind wir auf die Herstellunterlagen angewiesen. Liegen keine mehr am Gerät und haben wir auch keine Unterlagem im Firmenwagen hilft das Smartphone weiter. Alle Unterlagen lassen sich mit Passwort-Eigabe auf der Hersteller-Homepage downloaden.Ohne Unterlagen sollte aus Sicherheitsgründen keine Einstellung erfolgen.

Für die min. Leistung werden keine Werte angegeben, da diese auch nicht einstellbar sind. Die CO2-Werte für die min. Geräteleistung sollten gleich, oder kleiner der eingestellten max. Werte sein.

Bei einer Ringspaltmessung werden bei raumluftunabhängigen Gasfeuerstätten die O2-Konzentration (Sauerstoff) im Ringspalt gemessen.

Denn anders wie bei einem rauluftabhängigen Gerät bezieht das raumluftunabhängige Geräte seine Verbrennungsluft aus dem sogenannten Ringspalt einer konzentrischen Abgasführung. Da das Abgas mit Überdruck durch einen Abgasventilator abgeführt wird, wird  gleichzeitig durch den sich in der Unterdruckkammer bildende Unterdruck Verbrennungsluft angesaugt. Diese Verbrennungsluft muss frei von Abgasbestandteilen sein, denn Abgase in der Verbrennungsluft lassen die Kohlenstoffmonoxid Konzentration stark ansteigen. Die Verbrennung wird unsauber. Dies kann zu Flammenstörungen (Sicherheitsabschaltungen) führen.

Gemessen wird die O2-Konzentration mit einer Ringspaltsonde, dabei sollte der Sauerstoffgehalt in der zugeführten Verbrennungsluft 20,6% bei einer senkrechten Dachdurchführung “ohne Windschutz”, sowie bei einer Verbrennungsluftversorgung aus einem Schacht (z.b. alter Schornsteinzug)  nicht unterschreiten.

Um bis zu 2% darf der Sauerstoffgehalt abweichen, wenn die Senkrechte Dachdurchführung mit einem Windschutz ausgestattet ist.

Nach erfogreicher Messung gilt dann das Abgassystem als ausreichend Dicht!

Achtung: Diese Messung ersetzt nicht die vorgeschriebene Messung (Dichtheitsprüfung mit Luft) bei Feuerstätten mit Gebläse die raumluftabhängig betrieben werden.

Biomasse ist ein nachwachsender Rohstoff und gespeicherte Sonnenenergie. Sie wird von Pflanzen durch den Prozess der Photosynthese gebildet. Neben der direkten Nutzung der Sonnenenergie zur Strom und Wärmeerzeugung bietet Bioenergie ein riesiges Potenzial, z.B. für verschiedene Anwendungen wie Biogas, Biotreibstoff oder biogene Brennstoffe.

Scheitholz- und Pellet-Heizkessel stellen zwei moderne Anwendungen der Holzfeuerung dar. In Scheitholzkesseln wird naturbelassenes, größensortiertes Stück- bzw. Scheitholz als Brennstoff verwendet. Pellet- Heizkessel heizen hingegen mit
Holzpellets – kleinen, zylindrischen Presslingen aus naturbelassenen Holzspänen, wie sie im holzverarbeitenden Gewerbe in großen Mengen als Abfallprodukt anfallen. Aufbereitung und Lagerung von Scheitholz Holz in Form von Stückholz bzw. Scheitholz ist die einfachste Form von aufbereitetem Brennstoff aus unseren Wäldern. Bei dessen Verbrennung werden rund 4 kWh/ kg Energie freigesetzt. Um 1 Liter (l) Heizöl zu ersetzen, werden 2,5 – 3 kg Holz benötigt. Zur Aufbereitung wird das geschlagene Holz in gängige Längenmaße (je nach Feuerungsart 20 – 100 cm lang) gesägt und anschließend gespalten.

Die fertigen Holzscheite werden – je nach Wetterlage und Jahreszeit – ca. 2 Jahre getrocknet (Wassergehalt unter 20 %!). Waldfrisches Holz hat einen Wassergehalt von 40 – 60 %, lufttrockenes Holz sollte bei ca. 15 – 20 % liegen. Der Heizwert
von mehrere Jahre getrocknetem Holz ist etwa doppelt so hoch wie der von waldfrischem Holz, da für die Verdampfung
des Wassers bei der Verbrennung Wärme aufgewendet werden muss. Die Verbrennung von feuchtem Holz ist also
nicht nur unwirtschaftlich, sie führt auch zu niedrigeren Verbrennungstemperaturen und damit verbunden zu höheren Schadstoffemissionen und Teerablagerungen.

Die richtige Lagerung von Scheitholz
• Gut belüfteter, möglichst sonniger und witterungsgeschützter Ort. Waldfrisches Holz nicht in Kellerräumen o. Ä. lagern.
• Rundhölzer ab ca. 10 cm Durchmesser aufspalten.
• Unter dem Holzstapel Hohlraum (Lagerbalken, Paletten etc.) ausbilden und beim Schichten auf ausreichend Zwischenräume achten, damit durchströmende Luft die Feuchte aufnehmen und abtransportieren kann.

Pellets sind zylindrische, formstabile Presslinge, die ohne chemische Bindemittel aus naturbelassenem Restholz (Säge- und Hobelspäne,
Waldrestholz) hergestellt werden. Als Bindemittel dient der natürliche Holzbestandteil Lignin. Die genormten Größen (bis zu 30 mm lang, 6 mm dick) ermöglichen die vollautomatisierte Verfeuerung in Pellet-Heizkesseln.
Pellets haben günstige Dosiereigenschaften und lassen sich mit Schnecken oder Saugeinrichtungen problemlos transportieren. Die hohe
Energiedichte der Holzpellets (Heizwert mind. 4,9 kWh/kg) erlaubt dem Nutzer ähnliche Lieferintervalle, wie er sie von Heizöl oder Flüssiggas
gewohnt ist. Das Schüttgewicht beträgt ca. 650 kg/m3.

Normen und Qualitätsstandards für Pellets

Hochwertige Pellets zeichnen sich durch hohe Dichte, geringe Restfeuchtigkeit und geringen Abrieb aus. Um einen störungsfreien Betrieb und eine saubere Verbrennung gewährleisten, müssen genormte und nach ÖNORM M 7135 oder ENplus geprüfte Pellets verwendet werden.
Die Norm DIN 51731 ist nur ein bedingter Qualitätsindikator, da z. B. der Abrieb und damit die Staubentwicklung nicht festgelegt ist und
keine Prüfung der Produktion nach dieser Norm erfolgt.