Der mecha­nisch-pneu­ma­ti­sche Verbund hat sich als zuver­läs­siges Prinzip für die Gemisch­re­ge­lung in Gasbrenn­wert­thermen etabliert: Ein Gebläse saugt Umge­bungs­luft über ein Venturi-­Rohr an. Dabei entsteht ein Unter­druck, der das Gasventil öffnet und den Brenn­stoff ansaugt. Das Verbren­nungs­luft­ver­hältnis (λ) gilt bei λ = 1,3 als optimal und berechnet sich als Quotient aus dem Volu­men­strom (V_Fuel) des Brenn­stoffs und dem der Luft (V_Air).

Der Volu­men­strom gibt an, welche Menge des Fluids, also des Gases oder der Luft, in einer bestimmten Zeit durch eine defi­nierte Fläche strömt. Für die Luft wird die Fläche in einer Brenn­wert­therme durch das Venturi bestimmt, beim Gas durch die Haupt­men­gen­drossel. Beide Kompo­nenten wirken als strö­mungs­me­cha­ni­scher Wider­stand, was zwischen Eingang und Ausgang zu einem Druck­un­ter­schied (ΔP) führt.

Dieser beein­flusst gemeinsam mit der Fläche (A), dem Wider­stands­bei­wert (ζ) und der Dichte (ρ) des Mediums maßgeb­lich die Höhe des Volu­men­stroms. Der Zusam­men­hang wurde bereits im 18. Jahr­hun­dert von Daniel Bernoulli beschrieben, dessen Glei­chung die theo­re­ti­sche Grund­lage für die Volu­men­strom­be­rech­nung bildet. Sie steckt im Zähler und im Nenner der hier vorge­stellten Formel.

Da die Geome­trie und damit die Fläche von Haupt­men­gen­drossel und Venturi fix sind, bleibt nur die Druck­dif­fe­renz als verän­der­liche Größe. Für die Luft ergibt sich diese aus dem Atmo­sphä­ren­druck (p₁) und dem vom Gebläse abhän­gigen Venturi­druck (p₄). Für das Gas gilt die Diffe­renz aus Venturi­druck (p₄) und dem Druck am Ausgang des Gasven­tils (p₂), der sich aus dem Atmo­sphä­ren­druck (p₁) und dem soge­nannten Offset­druck zusam­men­setzt. In einem mecha­nisch-pneu­ma­ti­schen Verbund wird der Offset­druck einmalig bei der Inbe­trieb­nahme fest einge­stellt. Kein Problem, solange das Misch­ver­hältnis während des Betriebs nicht geän­dert werden muss. Ein elek­tro­ni­sches Gasventil macht das System flexi­bler: Es erlaubt, den Offset­druck über eine Soft­ware zu steuern und somit den Gasvo­lu­men­strom aktiv zu regeln.

Das spielt etwa bei der Nutzung von reinem Wasser­stoff als Brenn­stoff eine wich­tige Rolle. Da dieser sehr reak­ti­ons­freudig ist, lässt sich der Gasan­teil während der Zündung für einen kurzen Moment redu­zieren, um beispiels­weise Flam­men­rück­schlag zu vermeiden. Zudem ermög­licht die präzi­sere Rege­lung der Luft­zahl einen höheren Modu­la­ti­ons­grad und der Betrieb der Brenn­wert­therme kann noch besser an den tatsäch­li­chen Wärme­be­darf ange­passt werden.