Gasventil opti­miert Verbren­nung selbst­ständig

Moderne Gashei­zungen arbeiten effi­zient und umwelt­freund­lich, aber stei­gende Ener­gie­preise und eine brei­tere Rohstoff­basis erfor­dern auch hier neue Konzepte. So werden zuneh­mend aus Preis­gründen und zur Siche­rung der Versor­gung neue Gaslie­fe­ranten einbe­zogen. Als Folge davon kann die Gaszu­sam­men­set­zung schwanken. Dies wiederum bedingt bei herkömm­li­chen Gashei­zungen eine aufwen­dige Abstim­mung der Gasmi­scher auf die aktu­ellen Heiz­werte des ange­lie­ferten Gases.

Bild 1: Binde­glied zwischen Gas und Steue­rung, das neue Gasventil F01

Ein neues Gasventil mit Schritt­mo­tor­re­ge­lung und elek­tro­ni­scher Ansteue­rung passt sich jetzt auto­ma­tisch den Gasqua­li­täten an. Das erlaubt zum einen die schnelle Einrich­tung der Heizung und vermeidet ande­rer­seits Folge­kosten bei Quali­täts­wech­seln im Gas.
Eine Heizung arbeitet nur bei einem eng begrenzten Mischungs­ver­hältnis Luft zu Brenn­stoff optimal wie beispiels­weise ein Auto­motor. Der soge­nannte Lamb­da­wert, das Gas-Luft-Verhältnis, liegt bei Erdgas im Bereich von 1,3. Je nach Förder­ge­biet oder der Menge an Biogas­ein­spei­sung ändert sich der Gehalt an Stick­stoff beträcht­lich.

Konven­tio­nelle mecha­ni­sche Zumisch­regler können solche Schwan­kungen nicht ausglei­chen und müssen dann neu einge­stellt werden. Das neue Gasventil F01 von ebm-papst Landshut dagegen löst das Problem der Nach­re­ge­lung bei unter­schied­li­chen Gasqua­li­täten elegant: Dank elek­tro­ni­scher Steue­rung sind keine manu­ellen Einstel­lungen mehr nötig. Die Verbren­nung läuft immer optimal, sparsam und umwelt­freund­lich ab.

Erdgas aus vielen Quellen

Die Libe­ra­li­sie­rung des Gasmarktes verpflichtet die Versor­gungs­un­ter­nehmen, Gase unter­schied­li­cher Hersteller durch ihre Netze zu leiten. Bei Versor­gungs­eng­pässen werden auch Gase unter­schied­li­cher Gebiete gemischt bzw. Biogas mit einge­speist. Das so entste­hende Mischgas weist oft erheb­liche Schwan­kungen im Heiz­wert auf, trotz Grenz­werten, auf die sich die Versor­gungs­un­ter­nehmen geei­nigt haben.

Für die Verbren­nung bedeutet das, dass die Menge der nötigen Verbren­nungs­luft ange­passt werden muss. In der Praxis verur­sacht z. B. ein Wechsel von hoch­ka­lo­ri­schem (soge­nanntem H-Gas) auf nieder­ka­lo­ri­sches Erdgas (L- oder gar LL-Gas) Einbußen bei der Heiz­leis­tung im zwei­stel­ligen Prozent­be­reich, wenn das Mischungs­ver­hältnis nicht entspre­chend einge­stellt wird.

Damit einher­ge­hend steigt auch der Schad­stoff­aus­stoß der Heizung. Der konven­tio­nelle mecha­nisch-pneu­ma­tisch gere­gelte Gas-Luft-Verbund ist solchen Schwan­kungen nicht gewachsen und erfor­dert daher immer eine manu­elle Nach­jus­tie­rung. Bei der neuen elek­tro­ni­schen Verbren­nungs­re­ge­lung wird dagegen ständig auto­ma­tisch über das Gasventil (Bilder 2a, 2b) nach­ge­re­gelt und so die opti­male Brenn­stoff­aus­nut­zung sicher­ge­stellt.

Modu­larer Aufbau: Sicher­heits­modul und Schritt­mo­tor­modul und Gehäuse

Elek­tro­nisch gere­gelt

Das mikro­pro­zes­sor­ge­steu­erte System erkennt die Qualität der Verbren­nung und opti­miert diese unab­hängig vom Aufstel­lungsort und der ange­for­derten Wärme­menge. Dazu sind drei Para­meter wichtig: die Wärme­an­for­de­rung, der Luft­mas­sen­strom und die Gasqua­lität. Der Luft­mas­sen­strom wird anhand der gewünschten Wärme­menge einge­stellt, da er propor­tional zur Leis­tung ist. Ein Massen­strom­messer, im Venti­lator inte­griert, misst den Luft­durch­satz.

Die Gaszu­sam­men­set­zung kann bei den übli­chen Vormisch­bren­nern durch eine beson­dere Eigen­schaft der Gase einfach erfasst werden: Bei glei­cher Wärme­be­las­tung und glei­chem Luft­über­schuss (glei­chem Lamb­da­wert) haben alle Gase einer Gasfa­milie iden­ti­sche Tempe­ra­turen am Brenner. Damit lässt sich die opti­male Verbren­nung mit konstantem Lambda in Abhän­gig­keit von der Tempe­ratur am Brenner und dem Mass­estrom der Verbren­nungs­luft zuver­lässig regeln.Je nach Heizung kann so der Luft­über­schuss über den gesamten Modu­la­ti­ons­be­reich eines Heiz­ge­rätes konstant gehalten werden. Voraus­set­zung für ein solches Vorgehen ist eine präzise und schnelle Rege­lung des Gasstroms nach Vorgabe der Elek­tronik.

Gasventil als Aktor

Um die gege­benen Infor­ma­tionen umzu­setzen, ist das neue Gasventil F01 mit einem Schritt­motor ausge­stattet. Das deter­mi­nis­ti­sche Verhalten des Motors, ein Impuls entspricht einem Schritt, verein­facht die Rege­lung ohne Einbußen bei Präzi­sion und Sicher­heit. In der Praxis erlaubt das neue Ventil anstatt des bisher übli­chen 1:4 beim pneu­ma­ti­schen Verbund nun einen Rege­lungs­be­reich von 1:10. Das Ventil regelt zuver­lässig Gasmengen im Bereich von 1 bis 40 kW Nenn­leis­tung. Im Extrem­fall erlaubt es diese Rege­lungs­breite, beispiels­weise bei einem mini­malen Wärme­be­darf die Heiz­leis­tung von 20 kW Nenn­leis­tung hinab auf nur 2 kW Heiz­leis­tung zu redu­zieren.

Dadurch werden häufige Bren­ner­starts vermieden. Durch kürzere Still­stand­zeiten steigt der Wirkungs­grad der Heizung bei gleich­zeitig gerin­gerem Schad­stoff­aus­stoß. Das modular aufge­baute Gasventil vereint bewährte Sicher­heits­technik mit einem modernen elek­tronik­kom­pa­ti­blen Stell­glied, dem Schritt­motor mit Druck­regler. Der Aufbau ist einfach: Nach dem bereits bewährten Sicher­heits­ventil strömt das Gas zum Ventilteller. Dieser wird nach Vorgabe der Steue­rung durch den Schritt­motor präzise ange­hoben oder abge­senkt und der Brenn­gas­strom so exakt dosiert. Das neue Gasventil verein­facht gleich­zeitig die Inbe­trieb­nahme von Gashei­zungen.

Denn durch stän­diges Über­wa­chen und Nach­re­geln werden nicht nur Schwan­kungen im Heiz­wert des Brenn­gases ausge­gli­chen, sondern auch die Aufstel­lung der Heizung in unter­schied­li­chen Höhen­lagen wird auto­ma­tisch erfasst und der Gasbe­darf bzw. der nötige Verbren­nungs­luft­strom entspre­chend einge­stellt. Für den Monteur entfallen zeit­auf­wen­dige Einstel­lungen der Heizung vor Ort.