Abgaswärmetauscher - Prüfung - Ofen

Abgaswärmetauscher - Prüfung
Abgaswärmetauscher in Kombination mit Feuerungsanlagen für
feste Brennstoffe
Warmwassererzeuger zur Verwendung mit einer Feuerstätte zur
ausschließlichen Verfeuerung von Holzprodukten
Abgaswärmetauscher (oder auch Heißwasseraufsatz) finden immer mehr Beliebtheit in privaten
Anwendungen, obwohl sie anfänglich in rein industrielle Anwendungen ihren Einsatz fanden.
Durch die stetige Weiterentwicklung, können heute schon kleinere Abgaswärmetauscher für
den Hausgebrauch hergestellt werden. Mit dem Einbau eines Abgaswärmetauschers wird der
Wirkungsgrad von Feuerungsanlage wie Feuerstätten für feste Brennstoffe verbessert, indem
noch vorhandene Wärme der Abgase entnommen wird und an ein Heizungssystem übertragen
wird.
Abgaswärmetauscher werden abgasseitig hinter bestehenden Feuerstätten für feste
Brennstoffe (z. B. Raumheizer nach DIN EN 13240, Kamineinsätze / Kachelofen / Heizeinsätze
nach DIN EN 13229) nachgeschaltet, um dessen hohe Abgastemperaturen auszunutzen und
Heizwasser zur Versorgung eines Wasserspeichers oder einzelner Heizkörper zu erwärmen.
Baurechtliche Anforderungen
Für das Inverkehrbringen von nachgeschalteten Abgaswärmetauschern (AWT) zum
nachträglichen Einbau oder zur Komplettierung von Feuerungsanlagen ist in Deutschland
gemäß Bauregelliste B, Teil 2 zwingend eine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung durch
das
DIB
t
,
dem Deutschen Institut für Bautechnik notwendig.
Eine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung wird nach einer mit positivem Ergebnis
durchgeführten Prüfung, die durch eine vom DIBt benannte Prüfstelle erfolgte, und einer
positiven Bewertung der Prüfergebnisse auf Antrag vom DIBt ausgestellt.
Folgende wesentlichen Prüfungen müssten im Rahmen eines bauaufsichtlichen
Zulassungsverfahrens für getrennt in Verkehr gebrachte Abgaswärmetauscher durchgeführt
und positiv werden:
Energetische Anforderungen
Leistungsprüfung bei maximaler thermischer Belastung (maximaler Abgasmassenstrom,
maximale Abgastemperatur) und bei minimaler thermischer Belastung (minimaler
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Abgasmassenstrom, minimale Abgastemperatur) z.B. in Anlehnung an die Produktnormen des
vorgeschalteten Wärmeerzeugers wie z.B. DIN EN 13240 oder DIN EN 13229 (mind. jeweils 2
bzw. 3 gültige Prüfabbrände) oder in Anlehnung an DIN EN 303-5, Abschnitt 4.2
Allgemeine sicherheitstechnische Bewertung mit den Prüfinhalten
- Gefahr der Überhitzung
- Gefahr der Drucküberschreitung / mechanische Beständigkeit
- Gasdichtheit / Austritt von Abgasen
- sichere Abgasführung, strömungstechnischer Widerstand Abgas
- Beurteilung der Brandsicherheit
- Prüfung des Überhitzungsschutzes in Anlehnung z.B. an DIN EN 304 (Vermeidung von
Überhitzung durch Abschaltung über die Sicherheitstemperaturbegrenzung wie z.B. thermische
Ablaufsicherung mit zugehörigem Sicherheitswärmetauscher)
Bewertung der Konstruktion und Materialeigenschaften
- Druckprüfung und Bewertung der Werkstoffeigenschaften z.B. in Anlehnung an DIN EN
303-1
- Beurteilung der Korrosionsbeständigkeit (bei kondensierender Anwendung z.B. in
Anlehnung an DIN V 18160-1, Beiblatt 1)
- Bewertung des ungestörten Kondensatablaufs (bei kondensierender Anwendung falls der
Taupunkt der Abgase unterschritten wird)
- Bewertung der Reinigungsmöglichkeit
Prüfung der sicherheitstechnischen Ausrüstung
- Anforderungen an Temperatur- und Drucküberwachungssysten nach DIN EN 12828
Bei Baureihen sind üblicherweise die größte und kleinste Baugröße sowie Zwischengrößen im
Leistungsverhältnis 2:1 zu prüfen sind. Sicherheitstechnische Prüfungen hinsichtlich
Überhitzung werden üblicherweise nur mit kritischen Baugrößen durchgeführt und die
Ergebnisse auf andere Baugrößen übertragen. Die Prüfungen werden mit typischen
Feuerstätten durchgeführt.
Folgende wesentlichen Randbedingungen sind für die Montage und den
Betrieb von nachgeschalteten Abgaswärmetauschern (AWT) zu beachten
- Es dürfen nur thermische Ablaufsicherungen verwendet werden, die z.B. gemäß DIN EN
14597 geprüft und registriert sind.
- Es muss ein Kaltwasseranschluss zur Abfuhr der überschüssigen Wärme am Eingang des
Sicherheits-Wärmetauschers mit einem gesicherten Mindestdruck von 2,0 bar und einer bei der
Prüfung festgestellten Wasserdurchflussmenge zur Verfügung stehen.
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- Die lichte Weite der Zu- und Ablaufleitungen der thermischen Ablaufsicherung und des
Sicherheits-Wärmetauschers darf deren Nennweite nicht unterschreiten. Die Zulaufleitung darf
nicht absperrbar und die Ablaufleitung muss frei ausmünden und auf ihrer gesamten Länge frei
von Ablagerungen sein.
- Der Förderdruck im Abgasstutzen der Feuerstätte darf den bei der Prüfung eingestellten
Wert nicht wesentlich überschreiten. Dies kann gegebenenfalls durch den Einbau einer
Nebenlufteinrichtung nach DIN 4795 erreicht werden.
- In der Montage- und Bedienungsanleitung des AWT muss darauf hingewiesen werden,
dass die Einrichtung zur Abfuhr überschüssiger Wärme jährlich durch einen Sachkundigen zu
warten und zu prüfen ist und der Sicherheits-Wärmetauscher auf keinen Fall als betrieblicher
Wassererwärmer verwendet werden darf.
- Der für die Schaltung der Heizkreispumpe vorgesehene, bauseitig anzubringende
Temperaturregler muss geeignet und typgeprüft sein (gemäß DIN EN 14597)
- Die Einbeziehung des Warmwassererzeugers in die Wasserheizungsanlage ist
entsprechend DIN EN 12828 in der Verantwortung des Erstellers der jeweiligen Anlage,
durchzuführen.
- Der für die Schaltung der Umwälzpumpe vorgesehene, bauseitig anzubringende
Temperaturregler muss geeignet und typgeprüft sein, z.B. gemäß DIN EN 14597.
Kennzeichnung von Abgaswärmetauschern
Abgaswärmetauscher müssen mit dem Übereinstimmungszeichen (Ü-Zeichen)
gekennzeichnet werden. Im Ü-Zeichen müssen der Hersteller des Produktes, die technische
Spezifikation, womit die Übereinstimmung erklärt wird (Zulassungsnummer der allgemeinen
bauausichtlichen Zulassung), sowie gegebenenfalls die Prüfstelle angegeben sein.
Das Ü-Zeichen kann grundsätzlich auf dem Bauprodukt oder auf seiner Verpackung oder, wenn
dies nicht möglich ist, auf dem Lieferschein angebracht sein. Falls das Ü-Zeichen nicht am
Produkt selbst, z. B. auf dem Typenschild, vorgefunden wird, muss die Zugehörigkeit der
Verpackung oder des Lieferscheines glaubhaft sein; bei Unklarheiten sollte gegebenenfalls eine
Rücksprache mit dem Anlagenersteller bzw. dem Hersteller erfolgen, um Diskussionen mit dem
Bauherrn zu vermeiden.
Die CE-Kennzeichnung darf nicht auf Abgaswärmetauscher angebracht werden, da für diese
Produkte keine spezifische europäisch harmonisierte Rechtsvorschriften (harmonisierte Norm)
vorliegt.
Auch noch zu beachten!
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Wichtig ist das bei einem nachträglichen Einbau von AWT hinter geprüften Feuerstätten für
feste Brennstoffe die feuerungstechnische Berechnung der Abgasanlage nach DIN EN
13384-1
überprüft wird. Durch die bessere Ausnutzung der noch
bestehenden Energieinhalt der Abgase wird die Abgastemperatur reduziert, was zu geringerem
thermischen Auftrieb in der Abgasanlage führt. Der zusätzlich heizgasseitigen Widerstand des
Abgaswärmetauschers, welcher bei den obengenannten Prüfabschnitte bestimmt wird, muss
bei der Berechnung der Druckbedingung nach DIN EN 13384 berücksichtigt werden.
Moderne Raumheizer oder Kamineinsätze für feste Brennstoffe haben hohe Wirkungsgrade
auch um gesetzliche Vorschriften z.B. nach der 1. BImSchV einzuhalten. In der Regel ist er
Energieinhalt der Heizgase im Austritt der Feuerstätte aufgrund der hohen Energieffizienz nicht
mehr ausreichend um sinvoll nochmals reduziert zu werden, ohne Probleme mit
Kondensatbildung oder funktionstechnische / strömungstechnische Probleme mit der
Angasanlage zu bekommen.
Vor Kauf und Verwendung von Abgaswärmetauschern sollte mit dem zuständigen
Bezirkskaminkehrermeister / Schornsteinfegermeister abgeklärt werden, ob das Gesamtsystem
Wärmeerzeuger - Abgaswärmetauscher - Abgasanlage den sicherheitstechnischen und
funktionellen Anforderungen genügt.
Die in der allgemeinen bauaufsichtliche Zulassung genannten Verwendungsregeln
müssen beachtet und eingehalten werden.
Welche Feuerstätten dürfen mit zugelassenen Wärmetauschern kombiniert
werden?
Die von einer vom DIBT anerkannten Prüfstellen im Rahmen einer bauaufsichtlichen Zulassung
geprüften Abgaswärmetauscher werden wie oben erläutert, nach den entsprechenden
Zulassungsgrundsätzen des DIBt „Vorläufiges Prüfprogramm für Abgaswärmetauscher zur
Komplettierung oder zum nachträglichen Einbau in Verbindung mit Feuerungsanlagen für feste
Brennstoffe“, im Hinblick auf die Erfüllung der heiz- sicherheits- und bautechnischen
Anforderungen geprüft.
Nach diesen vorläufigen Zulassungsgrundsätzen müssen die Hersteller der
Abgaswärmetauscher den Einsatzbereich, also den Leistungsbereich oder das „Arbeitsgebiet“
für die Verwendung der Wärmetaucher eindeutig definieren.
Hierfür muss am Eintrittspunkt der Heizgase in den Wärmetauscher die kleinste und größte
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zulässige Wärmebelastung (Energieinhalt der Heizgase) festgelegt werden. Für die
Bestimmung dieser Größe werden die Parameter minimale/maximale Heizgastemperatur sowie
der minimale/maximale Abgasmassenstrom der Heizgase benötigt. Ebenso müssen der
Einbauort und die Leistungsgrenzen angegeben werden.
Zusätzlich müssen die Hersteller noch die Feuerung vor dem Wärmetauscher definieren (fest,
flüssige oder gasförmige Brennstoffe), raumluftabhängiger oder raumluftunabhängiger Betrieb
aber auch die Feuerstättenart z.B. Kachelöfen. Falls die Wärmetauscher in Verbindung mit
weiteren Feuerstätten verwendet werden sollen, die sich z.B. wesentlich von Kachelöfen
hinsichtlich Verbrennung und Verbrennungsluftführung unterscheiden, wird i.d.R. eine
ergänzende Prüfung des Verbrennungsverhaltens vom DIBt verlangt.
Bei den Prüfungen wird auch der strömungstechnischer Widerstand des Abgases
(Druckwiderstandskennlinie über den Arbeitsbereich) ermittelt, um bei der Verwendung bei der
feuerungstechnischen Bemessung der Abgasanlage den zusätzlichen Druckwiderstand
berücksichtigen zu können.
Alle Verwendungsregeln wie auch der Leistungsbereich der Wärmeerzeuger werden in der
allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung des DIBt festgehalten und müssen vom Hersteller in
seiner Produktbeschreibung und auf dem Typenschild weitergegeben werden.
Nur die so definierten Wärmeerzeuger dürfen dementsprechend mit dem Abgaswärmetauscher
kombiniert werden.
Dass die Wärmeerzeuger ordnungsgemäß eine eigenständige Ü- oder CE-Kennzeichnung
aufweisen (oder nach der TROL aufgestellt wurden) ist eine Grundvoraussetzung.
Entscheiden ist in den entsprechenden Zulassungen die Verwendungsregel, dass sichergestellt
werden muss, dass durch den Wärmetauscher die Verbrennungsgüte der Feuerung des
vorgeschalteten Wärmeerzeuger nicht beeinträchtigt werden darf.
Die Hersteller der Feuerstätten müssen aus Sicht des Autors keine Freigabe für eine
Kombination mit einem zugelassenen Wärmetauscher geben, aber alle oben genannten
Forderungen, also die in der Zulassung genannten Verwendungsregel, die sich je nach Bauart
des Abgaswärmetauschers unterscheiden können, müssen beachtet werden.
In der Theorie weiß der Verwender anhand der „Technischen Daten“ (Leistungsangabe,
Abgaswertetripel,…) des Wärmeerzeugers und des Wärmetauschers (gemäß Zulassung) ob
beide kombinierbar sind um zumindest funktionstechnisch zu funktionieren.
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