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Abgastechnik

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Abgasanlagen

Grundlagen

Die Aufgabe der Abgasanlage besteht darin, die bei der Verbrennung von Gas, Öl, Holz oder Kohle entstehenden Abgase sicher über das Dach ins Freie abzuführen. Ganz allgemein besteht sie aus einer Abgasleitung oder einem Schornstein sowie dem Verbindungsstück zur Feuerstätte. Für die Ausführung und Bemessung muss besonders beachtet werden:

Schornsteine und Abgasleitungen

Grundlagen

Schornsteine und Abgasleitungen haben die Aufgabe, die Abgase ins freie abzuleiten. Diese haben - außer bei der Brennwerttechnik - ( siehe dazu: Abgasanlage bei Brennwerttechnik ) eine Temperatur von 80° C bis 200° C und deshalb eine geringere Dichte als die Außenluft. Der dadurch entstehende natürliche Zug und Unterdruck wird Schornsteinzug oder Kaminzug genannt. Dieser ist im Wesentlichen abhängig von:

  • dem Temperaturunterschied zwischen heißem Abgas und kalter Außenluft ( Je größer die Temperaturdifferenz zwischen Abgas und Außenluft, desto größer ist der Zug. Deshalb ist der Zug im Winter größer als im Sommer )
  • der wirksamen Schornsteinhöhe ( Höhenunterschied zwischen oberster Feuerstätte und Mündung, mindestens 4m )
  • der Dichtheit des Schornsteins gegen Lufteintritt
  • dem Schornsteinquerschnitt und dem Abgasstrom

Unterschiede

Früher sprach man in der Abgastechnik lediglich von Schornsteinen. Das ist verständlich, denn es gab nur Schornsteine. Heute nutzt man den Oberbegriff „Abgasanlagen“ .Dieser beinhaltet Schornsteine und Abgasleitungen. Der wesentliche Unterschied besteht, neben der Form und den Materialien darin, dass an Abgasleitungen, im Gegensatz zum Schornstein, keine Feuerstätten für feste Brennstoffe angeschlossen werden dürfen. Ein Schornstein ist so gestaltet, dass er bei einem Rußbrand keinen Schaden nimmt und ein Übergreifen des Brandes auf Haus und Bewohner verhindert.

Schornsteine

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Sie müssen in besonderem Maße gegen Wärme, Abgase und Rußbrände im Inneren des Schornsteins beständig sein und aus nicht brennbaren Stoffen nach DIN 4102-2 bestehen. Aufgebaut sind sie heutzutage zumeist aus dreischaligen, gemauerten Formsteinen. Diese Formsteine bestehen aus einem inneren Kanal, meist aus Keramik oder Schamott, welcher in einem Formbaustein aus Leichtbeton eingelassen ist. Dazwischen befindet sich eine Wärmedämmschicht. Die Versottungsgefahr (Durchfeuchtung) wird dadurch verringert. Ältere Schornsteine hingegen bestehen meistens nur aus einschaligem Mauerwerk. Durch die Einführung von energieeffizienten Heizanlagen, deren Abgastemperaturen deutlich niedriger sind als bei normalen Gas- und Ölkesseln, wurde der dreischalige Schornstein schließlich zum Standard.

Beispiel: Dreischaliger Schornstein

Quelle: www.hillen-systeme.de

Feuchteempfindliche- und feuchteunempfindliche Schornsteine

Ein wichtiges Unterscheidungskriterium bei Schornsteinen ist die Empfindlichkeit gegenüber Feuchte. Man unterscheidet zwischen feuchteempfindlichen Schornsteinen und feuchteunempfindlichen Schornsteinen.

Feuchteempfindliche Schornsteine werden auch als konventionelle Schornsteine (einschalig, einfaches Mauerwerk) bezeichnet. Sie müssen im Dauerbetrieb immer Temperaturen oberhalb der Taupunkttemperatur des Abgases aufweisen. Ist dies nicht der Fall, droht eine Versottung. Diesen Schornsteintyp findet man überwiegend in Bestandsgebäuden vor. Beim Kesseltausch werden die Schornsteine meist durch eine eingezogene Abgasleitung saniert, da sie für die neuen Kessel oft zu groß sind oder den technischen Anforderungen nicht entsprechen.

Beispiel: Einschaliger Schornstein stark versottet

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Quelle: www.schornstein-begemann.de

Feuchteunempfindliche Schornsteine sind moderne Schornsteinsysteme, (dreischalig) bei denen im Dauerbetrieb die dampfförmigen Abgasbestandteile kondensieren dürfen. Sie sind daher auch für Brennwertgeräte einsetzbar. Sie können im allgemeinen nur im Fall eines Gebäudeneubaus vorgesehen werden.

Abgasleitungen

Unter einer Abgasleitung versteht man ein Rohrsystem aus Edelstahl, Keramik, Glas, Aluminium oder Kunststoff. Bei Abgasleitungen für Gasheizkessel werden vor allem Aluminium- und Kunststoffrohre verwendet. Dabei kann nochmals zwischen Heizwert- und Brennwertgerät unterschieden werden. Während bei den Heizwertgeräten Abgasleitungen aus Aluminium wegen der hohen Temperaturbeständigkeit dominieren, kommen bei Brennwertgeräten vorwiegend Kunststoff-Abgassysteme zum Einsatz. Bis auf die werkstoffspezifischen Eigenschaften unterscheiden sich die Abgassysteme aus Aluminium und aus Kunststoff ansonsten kaum voneinander. Hinsichtlich Ausführungsform und Montage sind sie nahezu identisch.

LAS - Systeme

Eine besondere Form der Abgasleitungen stellen die sogenannten LAS-Systeme dar. „LAS“ steht fürLuft-Abgas-System. Merkmal sind zwei parallel verlaufende Strömungskanäle. Der eine ist die Abgasleitung, durch die das Abgas von der Heizung ausgeleitet wird, während durch den anderen die Verbrennungsluft zur Heizung einströmt. Das System kann als gemauerter LAS-Schornstein oder als Doppelrohr-Abgasleitung (konzentrisches Rohr) ausgeführt werden. Zum Einsatz kommt es hauptsächlich bei den raumluftunabhängigen Feuerstätten.

Beispiel: LAS-System

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Abgasleitung bei Brennwerttechnik

Besondere Anforderungen an Abgasleitungen stellen die Brennwertkessel. Bei der Brennwerttechnik nutzt man die latente Wärme, die in den Abgasen gebunden ist. Frei wird diese durch die Kondensation der Abgase. Da Brennwertgeräte also im Taupunktbereich der Abgase arbeiten, entstehen vergleichweise geringe Abgastemperaturen (40 - 50° C). Aufgrund dieser niedrigen Temperaturen reicht der natürliche Schornsteinzug nicht aus um die Abgase abzuleiten. Brennwertgeräte arbeiten daher mit Gebläsen, die das Ausleiten der Abgase unterstützen. Dadurch entsteht ein Überdruck in der Abgasanlage. Das Abgassystem von Brennwertgeräten sollte also eine erhöhte Anforderung an die Dichtigkeit erfüllen. Weiterhin müssen die Abgasleitungen aufgrund der Kondensation der Abgase dicht und korrosionsbeständig sein. Kondenswasser darf in die Bausubstanz nicht eindringen. Brennwertgeräte werden raumluftunabhängig betrieben. Angeschlossen werden sie demnach mit konzentrischem Abgasrohr. Durch das vorbeiführen der kalten Verbrennungsluft am warmen Abgas kondensiert letzteres weiter in der Abgasanlage. Außerdem wird die Verbrennungsluft dadurch vorgewärmt, was die Abgasverluste reduziert. (Siehe dazu: Siegertsche Formel)

Beispiel 1: Konzentrisches Abgassystem im Schacht

Quelle: www.centrotherm.com

Das Bild zeigt eine heute sehr häufig aufzufindende Bauweise eines konzentrischen Abgassystems. In einen gemauerten Schacht (bei der Sanierung oft alte Schornsteine) wird ein Kunststoffrohr eingezogen. Das Brennwertgerät wird mit einem doppelwandigem Kunststoffrohr an den Schornstein angeschlossen. Die Verbrennungsluft wird durch die Haube und den freien Querschnitt des Schachts zum Gerät gefördert. Im Schacht haben sogenannte Abstandshalter die Aufgabe das innere Kunststoffrohr von den Wänden des Schachts fern zu halten. Außerdem wird am Gerät und, falls nötig, im Schacht ein Revisionsstück installiert.

Beispiel: Doppelwandiges Abgasrohr zum Anschluss des Gerätes an den Schornstein (außen Stahl, innen Kunststoff)

Quelle: www.centrotherm.com

Beispiel: Doppelwandiges Revisionsstück

Quelle: www.centrotherm.com

Beispiel 2: Konzentrisches Abgassystem, Brennwertgerät als Dachzentrale

Quelle: www.centrotherm.com

Eine weitere häufige Abgassituation stellt das Brennwertgerät als Dachheizzentrale dar. Die Abgasleitung wird komplett aus konzentrischem Rohr gezogen.

Belegung von Abgasanlagen

Ist nur eine Feuerstätte an eine Abgasanlage angeschlossen, spricht man von eigener oder einfacher Belegung. Diese Variante ist immer zulässig, in manchen Fällen aber auch grundsätzlich erforderlich. Bei mehreren Feuerstätten spricht man von mehrfach Belegung oder gemeinsamer Belegung.

An eine eigene Abgasanlage müssen nach DIN 18160 angeschlossen werden:

  • alle Feuerstätten mit Gebläsebrennern
  • Gasfeuerstätten ohne Gebläse mit einer Nennwärmeleistung > 30 kW
  • Feuerstätten für flüssige Brennstoffe ohne Gebläse mit einer Nennwärmeleistung > 20 kW
  • jede offene Feuerstätte ( z.B. offener Kamin )
  • jede Feuerstätte in Gebäuden mit mehr als fünf Vollgeschossen
  • jede Feuerstätte mit dichtem Feuerraum gegenüber dem Aufstellraum, der die Verbrennungsluft durch eine dichte Leitung zugeführt wird
  • jeder Feuerstätte mit ständig offener Verbindung zum Freien
  • jede Sonderfeuerstätte

An eine gemeinsame Abgasanlage dürfen nach DIN 18160 angeschlossen werden:

  • bis zu drei Feuerstätten für feste und flüssige Brennstoffe mit je einer Nennwärmeleistung von < 20 kW
  • bis zu drei Gasfeuerstätten gleicher Bauart mit je einer Nennwärmeleistung < 30 kW

Beispiel: Mehrfachbelegung mit zwei Brennwertgeräten

Quelle: www.centrotherm.com

Kaskade

Kaskaden werden typischerweise verwendet, wenn eine relativ große Heizleistung erforderlich ist und die Geräte in einem gemeinsamen Aufstellraum installiert werden sollen. Eine Kaskade hat eine höhere Funktionssicherheit als Einzelgeräte, da bei einem möglichen Ausfall noch weitere Wärmeerzeuger zur Verfügung stehen. Des Weiteren werden Kaskaden zum Einsatz gebracht, wenn eine seperate Abrechnung pro Wohneinheit gewünscht wird. Bei den Kaskaden wird das anfallende Kondensat und Regenwasser gesammelt und seperat abgeführt, um eine Überlastung des Gerätes, welches am nächsten zur vertikalen Leitung montiert ist, zu verhindern. Kaskaden können als Unterduck-Variante sowie als Überdruck-Variante erstellt werden. Bei der Überdruck-Variante sollte aber immer eine Verhinderung von Abgasrückströmung in nicht in Funktion befindliche Geräte vermieden werden.

Beispiel: Kaskade

Quelle: www.centrotherm.com

Bauteile in Abgasanlagen

Verbindungsstücke

Verbindungsstücke verbinden den Kessel mit dem Schornstein oder der Abgasleitung. Man unterscheidet zwischen Abgasrohren und Abgaskanälen. Abgasrohre sind Rohre und Formstücke, die frei im Raum verlegt werden. Abgaskanäle entsprechen in der Regel den brandschutztechnischen Anforderungen an Schornsteine und werden aus dem gleichen Material wie Schornsteine gefertigt.

Beispiel: Verbindungsstück

Hinweise:

  • Verbindungsstücke müssen steigend zum Schornstein oder der Abgasleitung geführt werden
  • Bei Richtungsänderungen sind Reinigungsöffnungen vorzusehen
  • Verbindungsstücke dürfen nicht durch andere Geschosse, Wohnungen oder Treppenhäuser geführt werden
  • Ein Mindestabstand zu brennbaren Bauteilen von 20 cm ist zu beachten
  • Baulänge möglichst kurz, maximal 1/4 der wirksamen Abgashöhe

Abgasklappen

Abgasklappen sind Absperreinrichtungen, die den Abgasweg in Stillstandszeiten der Feuerstätte automatisch verschließen. Dadurch werden Wärmeverluste durch den thermischen Auftrieb verhindert. Dabei muss unterschieden werden zwischen der thermischen Auskühlung des Wärmeerzeugers und der Raumauskühlung durch die Strömungssicherung bei Gasgeräten der Art B. Durch Abgasklappen wird also ein Beitrag zur Einsparung von Brennstoffen und damit zur Energieeinsparung geleistet.

Beispiel: Abgasklappe

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Grundsätzlich unterscheidet man in:

  • Thermisch gesteuerte Abgasklappen
  • Motorgesteuerte Abgasklappen

Nebenluftvorrichtungen

Nebenluftvorrichtungen dienen der Begrenzung eines zu hohen Schornsteinzugs. Dieser kann zum Beispiel durch niedrige Außentemperaturen und / oder bei starkem Windanfall entstehen. Die einströmende Nebenluft senkt dabei die Abgastemperatur und somit den thermischen Auftrieb. Außerdem erhöht sie das Abgasvolumen und damit die Strömungswiderstände. Beides führt zu einem konstanten Schornsteinzug. ein weiter Effekt einer Nebenluftvorrichtung ist, dass der Schornstein mehr bzw. besser durchlüftet wird. Mögliches Kondensat trocknet so schneller aus.

Beispiel: Nebenluftvorrichtung im Verbindungsstück eines Heizkessels

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Grundsätzlich unterscheidet man:

  • Selbsttätige Nebenluftvorrichtungen ( auch Zugbegrenzer genannt )
  • Zwangsgesteuerte Nebenluftvorrichtungen
  • Kombinierte Nebenluftvorrichtungen

Selbsttätige Nebenluftvorrichtungen

Die selbsttätige Nebenluftvorrichtung lässt kühle Luft aus dem Aufstellraum in die Abgasanlage strömen. Eine gewichtsbelastete Regelscheibe öffnet mehr oder weniger weit in Folge der Druckdifferenz zwischen Aufstellraum und Abgasanlage. Der Zug wird auf den eingestellten Wert begrenzt. Daher kommt auch die Bezeichnung Zugbegrenzer.

Beispiel: Selbsttätige Nebenluftvorrichtung

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Kombinierte Nebenluftvorrichtung

Die kombinierte Nebenluftvorrichtung verfügt zusätzlich über eine Motorsteuerung, die während der Stillstandszeiten der Feuerstätte den vollen Querschnitt der Regelscheibe freigibt. Damit wird eine Zwangsdurchlüftung des Schornsteins mit dem Ziel der Austrocknung bewirkt. Geht die Feuerstätte in Betrieb, schaltet die Steuerung wieder in die Regelstrecke zurück.

Beispiel: Kombinierte Nebenluftvorrichtung

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Quelle: www.ikz.de

Beispiel: Einbauempfehlungen

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