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Modulierender Brenner | <<< | >>> | Feedback |
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Definition: ein Brenner mit variabler thermischer Leistung
Viele Brenner z. B. für Erdgas oder Heizöl arbeiten mit einer festen Wärmeleistung. Die Anpassung an den tatsächlichen Leistungsbedarf erfolgt dann durch Takten, d. h. durch Ein- und Ausschalten, meist mit einem Thermostaten. Da dieser Taktbetrieb diverse ungünstige Nebenwirkungen hat, insbesondere eine reduzierte Energieeffizienz und möglicherweise erhöhte Schadstoffemissionen, versucht man es nach Möglichkeit zu vermeiden oder zu reduzieren. Eine besonders wirksame Lösung ist der Einsatz eines modulierenden Brenners, also eines Brenners, dessen Wärmeleistung in gewissen Grenzen eingestellt werden kann. Es gibt beispielsweise Gas-Brennwertkessel, bei denen die Leistung zwischen ca. 3 kW und 15 kW variieren kann.
Ein modulierender Brenner muss nur dann getaktet werden, wenn die benötigte Leistung geringer ist als die minimal einstellbare Leistung. Bei geeigneter Dimensionierung tritt das Takten dann also viel seltener auf als bei Brennern mit fester Leistung.
Wenn der Brenner mit reduzierter Leistung läuft, anstatt manchmal mit voller Leistung und dann wieder gar nicht, ist bei gleichem Heizkessel die Abgastemperatur niedriger: Das Abgas strömt langsamer durch den Kessel und hat entsprechend mehr Zeit, die Wärme abzugeben. Dies bewirkt unmittelbar eine höhere Energieeffizienz. Allerdings ist dieser Effekt nur nutzbar, wenn das Abgassystem die niedrigeren Abgastemperaturen tolerieren kann. Bei alten Kaminanlagen ist dies oft nicht der Fall, da sie zur Versottung (zum Feuchtwerden mit der Folge von Schäden) neigen.
Besonders vorteilhaft ist die modulierende Betriebsweise bei Brennwertkesseln, da auch die Kondensation und damit die Gewinnung von Kondensationswärme bei geringer Brennerleistung besonders gut funktioniert. Das Abgassystem muss hier ohnehin für niedrige Abgastemperaturen ausgelegt werden.
Ein weiterer Faktor ist, dass das häufige “Spülen” des Brennraums mit Luft vor dem Brennerstart, welches zusätzliche Wärmeverluste erzeugt, seltener nötig ist.
Das verminderte Takten ist auch bezüglich Schadstoffen oft vorteilhaft, da die Bildung von unverbrannten Brennstoffanteilen und evtl. auch von Stickoxiden beim Brennerstart verstärkt auftreten kann.
Um einen modulierenden Betrieb zu realisieren, ist ein etwas erhöhter technischer Aufwand nötig. Zunächst einmal muss bei jeder Leistung die Luftmenge der variablen Brennstoffmenge genau angepasst werden. Dies ist schwieriger zu erreichen als beim Betrieb mit konstanter Leistung. Eine Möglichkeit ist, die Brennstoffzufuhr automatisch zu regeln auf der Basis des Signals von einer Lambda-Sonde im Abgas, welche den Restsauerstoffgehalt misst. Es wird also primär die Luftmenge entsprechend der etwa gewünschten Leistung variiert, und die Brennstoffmenge wird so eingestellt, dass der Restsauerstoffgehalt den gewünschten (meist recht geringen) Wert erreicht. So wird einerseits die Bildung von Ruß und giftigem Kohlenmonoxid vermieden, die bei Luftmangel aufträte, und andererseits ein energetisch ungünstiger Luftüberschuss vermieden. Ein solcher Brenner kann sich auch automatisch optimal an variable Verbrennungslufttemperaturen und Brennstoffqualitäten anpassen, z. B. wenn zwischen Erdgas und Biogas gewechselt wird.
Weitere Anforderungen stellen sich an die Regeleinrichtung, die etwas aufwändiger ausfällt als ein einfacher Thermostat. Diese sind freilich mit modernen mikroprozessorbasierten Regelungen leicht erfüllbar.
Siehe auch: Leistung, Brenner, Heizkessel, Brennwertkessel, Teillastbetrieb, Taktbetrieb