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Brenner

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Definition: ein Gerät zur Verbrennung eines Brennstoffs

Englisch: burner

Kategorien: Haustechnik, Wärme und Kälte

Autor: Dr. Rüdiger Paschotta (G+)

Wie man zitiert; zusätzliche Literatur vorschlagen

Ursprüngliche Erstellung: 27.01.2011; letzte Änderung: 21.02.2017

Ein Brenner ist ein Gerät für die Verbrennung eines Brennstoffs. Beispielsweise kann ein Heizöl-Brenner an dem Heizkessel einer Zentralheizungsanlage (Ölheizung) montiert sein. Der Brenner (ein Zerstäubungsbrenner) erzeugt eine Flamme, indem er das Heizöl durch eine feine Düse drückt und mit einem Gebläse Verbrennungsluft zuführt. Beim Brennerstart wird die Flamme in der Regel mit einem elektrischen Lichtbogen gezündet. Die heißen Verbrennungsgase gelangen in den Heizkessel, der effektiv als ein Wärmeübertrager dient: Die erzeugte Wärme wird zum größeren Teil auf das Kesselwasser übertragen, welches im Zentralheizungs-Rohrnetz ständig umgepumpt wird.

Ähnliche Gebläsebrenner werden mit Erdgas betrieben. Hier ist keine Zerstäubung notwendig, lediglich eine gute Durchmischung von Gas und Luft. Auch Gasturbinen enthalten entsprechend angepasste Brenner.

Im Idealfall führt der Brenner der Flamme genau die benötigte Menge von Luft zu: keineswegs zu wenig, damit eine vollständige Verbrennung (ohne Bildung von Ruß oder Kohlenmonoxid) möglich ist, aber auch nicht zu viel, um die Abgasverluste zu minimieren. Ebenfalls kann die Luftmenge die Bildung von Stickoxiden beeinflussen. Eine gute technische Lösung ist es, die Konzentration des Restsauerstoffs im Abgas mit einer Lambdasonde zu messen und darauf basierend die Luftmenge automatisch zu regeln. Bei hochwertigen Brennstoffen ist damit ein Verbrennungsluftverhältnis von ca. 1 möglich; in anderen Fällen sind für eine saubere Verbrennung z. T. deutlich höhere Werte nötig.

Es gibt auch so genannte Verdampfungsbrenner, die Prinzip den flüssigen Brennstoff (meist Heizöl) zunächst verdampfen und dann verbrennen. Dies ist jedoch meistens nicht so zu verstehen, dass im ersten Schritt eine vollständige Verdampfung erfolgt und erst danach die Verbrennung, weswegen auch nicht unbedingt ein separater Verdampfer vorliegt. Stattdessen kann beispielsweise zunächst eine Verbrennung mit Luftmangel erfolgen, um die Verdampfung zu erreichen, und danach die vollständige Verbrennung mit zusätzlicher Luftzufuhr. Auf diese Weise vermeidet man die Notwendigkeit der Bereitstellung zusätzlicher Wärme für die Verdampfung; die Verdampfungswärme wird einfach vom Brennstoff selbst erzeugt.

Auch manche Brenner mit Einspritzdüse verwenden zumindest eine Vorwärmung des (flüssigen) Brennstoffs, um die Verdampfung in der Flamme zu beschleunigen. Dies gilt insbesondere für Schweröl-Brenner.

Es gibt ebenfalls atmosphärische Brenner, die ohne Gebläse auskommen. (Im Falle von Ölbrennern wird das Öl in einer Schale durch die Einwirkung der Wärme der Flamme verdampft; man spricht dann auch von einem Verdampfungsbrenner.) Bei atmosphärischen Brennern sorgt der Zug des Schornsteins (Kaminzug) für die Zufuhr der Verbrennungsluft. Nachteilig ist jedoch, dass die Luftmenge auf diese Weise nicht konstant ist, also selten den optimalen Wert erreicht. Atmosphärische Brenner werden hauptsächlich bei sehr kleinen Leistungen (bis herunter zu ca. 2 kW) eingesetzt; sonst sind Gebläsebrenner üblicher.

Manche sehr alten Brenner verwenden eine ständig brennende kleine Zündflamme anstatt eines Lichtbogens zur Zündung. Dies ist energetisch sehr nachteilig, weil die Zündflamme natürlich ständig Brennstoff verbraucht, auch wenn gar keine Wärmeerzeugung gebraucht wird.

Die meisten Arten von Brenner arbeiten mit einer gewöhnlichen Flamme. Es gibt jedoch auch Brenner für eine flammenlose Oxidation. Dies ist mit manchen Brennern in einer gewöhnlichen leeren Brennkammer möglich, während bei sogenannten Porenbrennern die Verbrennung innerhalb einer porösen Keramik oder einem Metallschwamm stattfindet. Solche speziellen Brenner haben diverse Vorteile z. B. in Bezug auf die gezielte Zufuhr von Wärme zu einer Anwendung, die Modulierbarkeit (siehe unten), die Abgasqualität oder die Verwendbarkeit von Schwachgasen.

Häufig arbeiten Brenner mit nur einer Leistungsstufe. Es gibt jedoch auch modulierende Brenner, deren Leistung in einem gewissen Bereich variiert werden kann, um sie der jeweils benötigten Wärmeleistung anzupassen. Sonst bleibt hierfür nur die Möglichkeit des Taktbetriebs, die insofern ungünstig ist, dass die dadurch nötigen Brennerstarts hinsichtlich Energieeffizienz und Schadstoffbildung nachteilig sind.

Vor allem bei größeren Heizkesseln ist es häufig möglich, den Brenner zu ersetzen – womöglich sogar durch ein Modell, welches den Wechsel des Brennstoffs (z. B. von Heizöl zu Erdgas) erlaubt. Ein neuer Brenner kann ebenfalls die Bildung von Ruß, Kohlenmonoxid und Stickoxiden stark vermindern, wenn er auf einer entsprechend verbesserten Technologie basiert. Jedoch ist eine starke Erhöhung der Energieeffizienz so kaum möglich; dies erfordert in der Regel den Ersatz auch des Heizkessels.

Zweistoffbrenner sind Brenner, die mit zwei unterschiedlichen Brennstoffen betrieben werden können – z. B. wechselweise mit Heizöl und Erdgas. Stattdessen könnten auch separate Gas- und Ölbrenner verwendet werden, falls diese gleichzeitig am Heizkessel montiert werden können.

Siehe auch: modulierender Brenner, Porenbrenner, Heizkessel, Brennstoff, Verbrennung, Ruß
sowie andere Artikel in den Kategorien Haustechnik, Wärme und Kälte

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