125 Jahre IKZ-HAUSTECHNIK, Ausgabe 17/1997, Seite 67 ff.

Abgasabfuhr von Brennwertfeuerstätten

Lösungsvorschläge für Neubau und Sanierung

Dipl.-Ing. Jochen Paulus

Die Abgasabfuhr von Brennwertfeuerstätten stellt an die Abgasanlage grundsätzlich andere Anforderungen als an konventionelle Wärmeerzeuger. Die wichtigsten aus einer Vielzahl möglicher Abgasabführungen aus Brennwertanlagen werden im folgenden Beitrag erläutert. Dies soll dem Planer und Handwerker helfen, für den jeweiligen Anwendungsfall die optimale Abgasabführung zu wählen.

1. Abgasabfuhr im Ein- und Mehrfamilienhaus (Einfachbelegung)

Namhafte Hersteller bieten, mit Ausnahme der Systeme zur Mehrfachbelegung, komplette Abgassysteme zusammen mit der Feuerstätte an. Dies hat den Vorteil, daß Feuerstätte und Luft-/Abgasabführung als Gesamtsystem optimal aufeinander abgestimmt sind. Grundsätzlich unterscheiden sich die möglichen Abgasabführungen zunächst nach der Art der Verbrennungsluftversorgung. Hier wird die raumluftabhängige und die raumluftunabhängige Betriebsweise unterschieden.

Bild 1: Senkrechte Dachdurchführung.

Beschreibung		Wann sinnvoll anzuwenden?
Konzentrisches Luft-/Abgassystem mit raumluftunabhängigem Betrieb		Gas- und Wasserversorgungsleitungen im Obergeschoß
Installation am Schräg- oder Flachdach		Dachboden vorhanden
		Kein Abgasschacht (Schornstein) vorhanden

Der raumluftunabhängige Betrieb einer Feuerstätte hat gegenüber dem raumluftabhängigen Betrieb entscheidende Vorteile. Beispielsweise bestehen keine Anforderungen an den Aufstellraum der Feuerstätte bezüglich Größe oder Maßnahmen zur Verbrennungsluftversorgung (z.B. Zuluftöffnung im Aufstellraum). Die Installation kann im Wohnraum oder sogar einem Abstellraum (Schrank) erfolgen.

Wenn die Möglichkeit einer Installation der Feuerstätte in der Nähe des Dachraums besteht, bietet die Dachdurchführung eine optimale Lösung zum raumluftunabhängigen Betrieb der Feuerstätte (Bild 1). Das konzentrische Abgas-/Verbrennungsluftsystem kann senkrecht oder waagerecht direkt über ein Schräg-/oder Flachdach ins Freie geführt werden.

Wenn keine Installation in der Nähe des Dachraums erfolgen kann, bietet sich die Abgasabfuhr über eine Abgasleitung an, die in einem Schacht verlegt wird. Hier kann entweder ein alter Schornstein genutzt werden oder ein neuer Schacht mit einer Feuerwiderstandsdauer von 90 Minuten (L90) bzw. 30 Minuten (L30) bei Gebäuden geringer Höhe errichtet werden.

Eine im Schacht verlegte Abgasleitung, bis 160°C (Typ C) zugelassen, besteht entweder aus Edelstahl, Aluminium oder - als flexibles System - aus Kunststoff (120°C, Typ B). Die flexible Abgasleitung eignet sich besonders bei Altbauschornsteinen mit abschnittsweiser Schrägführung und kann direkt von der Rolle installiert werden.

Je nach Führung der Verbrennungsluft wird nach Gegenstrom-Abgasanlage und nach Gleichstrom-Abgasanlage unterschieden (Bilder 2 und 3) [1].

Bild 2: Gegenstrom-Abgasanlage (raumluftunabhängiger Betrieb).

Beschreibung		Wann sinnvoll anzuwenden?
Abgasleitung in einem Schacht (z.B. Schornstein) verlegt und Verbrennungsluft über verbleibenden Ringspalt zugeführt		Installation der Feuerstätte im Wohnbereich oder Keller und relativ lange Wege bis zur Mündung über Dach
Konzentrischer Anschluß der Feuerstätte; raumluftunabhängiger Betrieb		Bei einem Versatz im Schacht kann eine flexible Abgasleitung verlegt werden

Die Gegenstrom-Abgasanlage bietet die Vorteile des raumluftunabhängigen Betriebs der Feuerstätte, jedoch wird aufgrund des Gegenstromprinzips die maximal mögliche Rohrlänge im Schacht je nach angeschlossener Leistungsgröße der Feuerstätte begrenzt (6 bis 20 m). Die Gleichstrom-Abgasanlage dagegen ermöglicht z.B. bei einigen Brennwertfeuerstätten eine maximale Rohrlänge im Schacht von bis zu 30 m.

Eine sehr einfache und kostengünstige Art der Installation ist die Abführung der Abgase und Ansaugung der Verbrennungsluft über die Außenwand (Bild 4). Diese Installationsart ist jedoch in vielen Bundesländern nur noch im Austausch und nicht mehr im Neubau möglich. Die Heizleistung wird dabei auf max. 11 kW, die Brauchwasserleistung auf max. 28 kW begrenzt [4].

Als Alternative zur Außenwandinstallation wurde daher die Fassadenverlegung einer isolierten Abgasleitung entwickelt. Die Feuerstätte saugt die Verbrennungsluft von der Außenwand an und die Abgase werden über Dach geführt (Bild 5). Die möglichen Rohrlängen an der Fassade liegen je nach Feuerstätte und Isolierung der Abgasleitung zwischen 4 und 20 m.

Neben diesen Luft-/Abgasabführungen besteht auch die Möglichkeit, einen konventionellen feuchteunempfindlichen Schornstein für die Abgasabfuhr zu nutzen (Bild 6). Aufgrund der niedrigen Abgastemperaturen der Brennwertfeuerstätten muß jedoch beachtet werden, daß nur Schornsteine Verwendung finden, die dafür vom Deutschen Institut für Bautechnik zugelassen sind, da sonst Feuchteschäden am Schornstein nicht ausgeschlossen werden können.

Bild 3: Gleichstrom-Abgasanlage (raumluftabhängiger Betrieb).

Beschreibung		Wann sinnvoll anzuwenden?
Abgasleitung in einem Schacht (z.B. Schornstein) und Verbrennungsluft aus dem Aufstellraum		Installation der Feuerstätte im Wohnbereich oder Keller (bei konzentrischem Feuerstättenanschluß), aber Anforderungen an den Aufstellraum bzgl. Raumluftverbund und ggf. Lüftung
Konzentrischer oder paralleler Anschluß der Feuerstätte; raumluftabhängiger Betrieb		Größere Rohrlänge im Schacht möglich als bei Gegenstrom-Abgasanlagen
Hinterlüftung des Schachtes zum Aufstellraum notwendig

2. Abgasabfuhr im Mehrfamilienhaus (Mehrfachbelegung)

Die Mehrfachbelegung von Gasfeuerstätten verbindet die folgenden Vorteile:

Nutzer können Gasverbrauch je nach Verhalten individuell bestimmen,
Gasverbrauchsabrechnung getrennt für jede Wohneinheit,
Eine Abgasabführung für mehrere Feuerstätten.

Luft-Abgas-Systeme (LAS) bieten für Brennwertfeuerstätten eine Möglichkeit der Mehrfachbelegung mehrerer Feuerstätten an einen gemeinsamen Abgasschacht. Die Abgase werden hier wie bei konventionellen Feuerstätten über thermischen Auftrieb abgeführt (Bild 7).

Die Mehrfachbelegung von Brennwertfeuerstätten bietet neben den oben genannten Vorteilen im Neubau zusätzlich im Sanierungsfall eine Lösung für alte 3 bis 5fach Belegungen, die im Gebäudebestand noch häufig anzutreffen sind. Durch den Einzug eines Sanierungsrohres (Edelstahl oder Keramik) in einen vorhandenen Abgasschornstein und Nutzung des verbleibenden Ringspaltes für die Verbrennungsluftzufuhr kann ein konzentrisches LAS erstellt werden (Bild 8).

Bild 4: Waagerechte Wanddurchführung.

Beschreibung		Wann sinnvoll anzuwenden?
Konzentrisches Luft-/Abgassystem mit raumluftunabhängigem Betrieb		Diese Installationsart wird durch Installationsvorschriften stark eingeschränkt und überwiegend im Austauschfall eingesetzt
Installation an der Außenwand		Begrenzung der Heizleistung auf max. 11 kW und Brauchwasserleistung auf max. 28 kW

Wenn der Querschnitt des vorhandenen Abgasschachtes für ein konzentrisches System nicht ausreichend ist, besteht bei einigen Systemen die Möglichkeit, die Verbrennungsluft über einen zweiten parallelen Abgasschacht zu führen, ähnlich wie dies bei Bestands-LAS-Installationen für konventionelle Gas-Wandheizgeräte bereits seit Jahren möglich ist.

Eine spezielle Art der Mehrfachbelegung ist die Kaskadeninstallation, bei der mehrere Feuerstätten in einen gemeinsamen Aufstellungsraum an eine Abgasanlage angeschlossen werden und die auch mit einem LAS erstellt werden kann.

3. Dimensionierung von Abgasabführungen

Die Vorgehensweise bei der Bemessung von Abgasabführungen für Brennwertfeuerstätten ist je nach gewähltem Abgassystem unterschiedlich. So werden z.B. Dach- und Wanddurchführungen gemeinsam mit der Feuerstätte geprüft und als Gesamtsystem zugelassen. Aus diesem Grund ist keine separate Bemessung im Einzelfall notwendig.

Bild 5: Fassadenverlegung

Beschreibung		Wann sinnvoll anzuwenden?
Konzentrisches Luft-/Abgassystem mit raumluftunabhängigem Betrieb		Wenn eine waagerechte Wanddurchführung nicht möglich ist
Konzentrisch bis zur Außenwand		Problemlöser, wenn bei einer Mehrfachbelegung nicht alle Feuerstätten an ein LAS angeschlossen werden können
Isolierte Abgasleitung wird an der Fassade bis über Dach geführt

Die Bemessung von Abgasleitungen in einem Schacht (Abgasanlagen) kann nach DIN 4705 Teil 1 erfolgen oder ebenfalls durch eine separate Begutachtung nachgewiesen werden. Letzteres ist insofern wichtig, da die Norm insbesondere Gasfeuerstätten mit kleiner Leistung (< 25 kW) und modulierendem Brenner im Rechenverfahren benachteiligt.

In einer Gegenstrom-Abgasanlage (Bild 2) findet zwischen dem Abgasrohr und der im Ringspalt strömenden Verbrennungsluft ein Wärmeaustausch statt, der die Verbrennungsluft vor dem Eintritt in die Feuerstätte erwärmt. Gleichzeitig kondensiert das Abgas im Abgasrohr und gibt die dabei freiwerdende Kondensationswärme ab [2]. Beide Effekte verringern bei sehr niedrigen Außentemperaturen die Vereisungsgefahr der Abgasleitung an der Mündung.

Diese komplexen physikalischen Zusammenhänge wurden aus Zeitgründen bei der Normbearbeitung in dem Rechenverfahren der DIN 4705 nicht berücksichtigt, haben jedoch einen entscheidenden Einfluß auf die maximal möglichen Rohrlängen bei Brennwertgeräten kleiner Leistung.

Es gibt Hersteller, die die Bemessung von Gegenstrom-Abgasanlagen mit in die Begutachtung zur Erlangung der EG Baumusterprüfbescheinigung aufgenommen haben. Dann erfolgt die Überprüfung der Vereisung in Anlehnung an DIN 4705 Teil 1 unter Berücksichtigung des Gegenstrom-Wärmeaustauschs und der Kondensation im Abgasrohr.

Bild 6: Anschluß an einen feuchteunempfindlichen Schornstein.

Beschreibung	Wann sinnvoll anzuwenden?
Raumluftabhängiger Anschluß an einen feuchteunempfindlichen Schornstein	Feuchteunempfindlicher Schornstein vorhanden
Schornstein muß für Feuerstätten mit niedrigen Abgastemperaturen zugelassen sein (z.B. > 40°C)

Daher kann für diese Feuerstätten auf eine separate Berechnung jeder Abgasanlage nach DIN 4705 verzichtet werden, soweit sich die Anlagen im Rahmen der in den Planungsunterlagen angegebenen Randbedingungen befinden.

4. Dimensionierung von Luft-Abgas-Systemen (LAS)

In der Vergangenheit wurden die Feuerstätten mit den möglichen Belegungszahlen und Abgasschachtquerschnitten direkt im Zulassungsbescheid der bauaufsichtlichen Zulassung des jeweiligen Luft-Abgas-Systems (frühere Bezeichnung: Luft-Abgas-Schornstein) mit benannt. Diese Vorgehensweise hat sich jetzt geändert, da die Dimensionierung von Luft-Abgas-Systemen nicht mehr Bestandteil der bauaufsichtlichen Zulassung ist, sondern über eine Begutachtung nachgewiesen wird.

Bild 7: Luft-Abgas-System (LAS) - Mehrfachbelegung.

Beschreibung		Wann sinnvoll anzuwenden?
Abgassystem für raumluftunabhängigen Betrieb und Mehrfachbelegung		Mehrere Feuerstätten auf einer oder mehreren Etagen (Wohnbereich oder Keller) müssen installiert werden
Konzentrische oder parallele Schachtanordnung		Neubauinstallation oder Sanierung alter Mehrfachbelegungen
Auch als Kaskadeninstallation, wenn mehrere Feuerstätten in einem Aufstellraum angeschlossen werden

Hierzu werden die Feuerstätten in Abgaswertegruppen eingeteilt, die nach Gebläsebetriebsart (konstant, drehzahlgeregelt) und Abgastemperatur bei Voll- und Teillast unterscheiden [3]. Durch diese Vorgehensweise wurden zusätzliche Freiräume für die Installation geschaffen, die bisher nicht möglich waren.

So ist es aufgrund der neuen Bemessungsgutachten möglich, mehrere Feuerstätten unterschiedlicher Leistungsgröße und unterschiedlicher Typen an einen Abgasschacht zu kombinieren. Dies bietet insbesondere bei der Sanierung Vorteile.

Die Bemessung jedoch kann nicht mehr anhand einiger übersichtlichen Tabellen erfolgen, sondern es müssen mehrere Kriterien in dem Bemessungsgutachten berücksichtigt werden. Einerseits sind die maximalen Belegungszahlen anhand der Abgasmassenströme zu ermitteln und andererseits muß die Begrenzung der maximalen Bauhöhe des Abgasschachtes berücksichtigt werden.

Bild 8: Luft-Abgas-System für Mehrfachbelegung - Sanierungsfall.

Um dem Planer hier eine Hilfe anzubieten, wurden zwischen Heizgeräteherstellern und mehreren LAS-Anbietern Belegungstabellen im herkömmlichen Stil erarbeitet, die einen Großteil der Standardinstallationen abdecken und die Auswahl des LAS im konkreten Anwendungsfall wesentlich vereinfachen. Für spezielle Fälle kann dann immer noch die Beratung der einzelnen LAS-Anbieter oder des Feuerstättenherstellers in Anspruch genommen werden.

Kompakte Energiesparlösung

Mit dem Thermoblock ecoTEC hat Vaillant die zweite Gerätelinie der TEC-Serie auf dem Markt. Das Gerät mit Brennwertnutzen eignet sich für den universellen Einsatz bei der Modernisierung im Ein- und Zweifamilienhaus, aber auch in neugebauten Mehrfamilienhäusern bietet es sich sowohl als dezentrale als auch als zentrale Lösung an. Das umfangreiche Luft-/Abgas-Zubehörprogramm gestattet überall den Einbau als Dach-Heizzentrale, im Keller oder im Wohnbereich. Dank des modulierenden Keramik-Vormischbrenners, der mit konstanter Luftzahl arbeitet, liegt der NO_x-Ausstoß unter 25 mg/kWh und der Normnutzungsgrad bei 108 Prozent, bezogen auf eine Systemtemperatur von 40/30 Grad Celsius.

Der Hersteller bietet den ecoTEC als reines Heizgerät und als Kombigerät mit integrierter Warmwasserbereitung nach dem Durchlaufprinzip an. Das Aqua-Comfort-System sorgt durch seinen Wärmetauscher mit integrierter Speicherfunktion sofort für warmes Wasser und somit für sehr hohen Warmwasserkomfort. Darüber hinaus wird die Auslauftemperatur elektronisch geregelt und läßt sich gradgenau zwischen 35 und 60°C vorwählen. Die Brennwert-Gas-Heizzentrale erreicht auch bei der Warmwasserbereitung im Durchlaufverfahren Wirkungsgrade von über 100%.

Brennwerttechnik in kompakter Form: Thermoblock ecoTEC.

Sollen größere Warmwassermengen an mehreren Zapfstellen gleichzeitig zur Verfügung stehen, ist ein Speicher-Wassererwärmer die Empfehlung. In dieser Kombination kommt das neuartige Aqua-Power-Plus zum Tragen. Dadurch erhöht sich bei der Speicherladung die Geräteleistung um mindestens 25% gegenüber der maximalen Heizleistung.

Der Fachhandwerker spart bei der Installation Zeit und Kosten, weil aufgrund der Erdgas-Einheitseinstellung EE-E (H) oder EE-LL(L), aber auch bei der Propan-Ausführung, in Verbindung mit dem Lambda-Sensorik-System weder Gas-Einstellarbeiten noch Messungen erforderlich sind. Die Anpassung an die nachgeschaltete Abgasanlage entfällt ebenfalls. Unabhängig von allen äußeren Einflüssen stellt das Lambda-Sensorik-System sicher, daß dem Brenner stets das richtige Gas-/Luft-Gemisch zugeführt wird; das Gerät ist sofort betriebsbereit.

Der Thermoblock ecoTEC ist wartungsarm, der Brenner selbst sogar wartungsfrei. Wärmetauscher und Brenner sind durch zwei Klammern miteinander verbunden, so daß im Servicefall nur wenig Werkzeug, in der Regel ein Schraubenzieher, ausreicht; der Wärmetauscher wird in eingebautem Zustand gereinigt.

Das Digitale Informations- und Analyse-System (DIA-System) erleichtert die Diagnose und Fehlererkennung durch integrierte Meßeinrichtungen. Standardmäßig nennt das Display die Vorlauftemperatur. Auf Abruf werden Gerätestatus und Diagnosewerte angezeigt. Fehlercodes werden ebenso wie der Betrieb im Schornsteinfeger-Modus automatisch gemeldet.

B i l d e r : Vaillant, Remscheid

L i t e r a t u r :

[1] DIN 4705 Teil 1, Ausgabe Oktober 1993.

[2] Langer, U.: Beurteilung von Abgasanlagen bezüglich der Eisbildung. HLH, Band 46, 1996, Nr. 11.

[3] Birkicht, W.: Luft-Abgas-Systeme zur Verbrennungsluftzuführung und Abgasabführung von raumluftunabhängigen Gasfeuerstätten. Schornsteinfegerhandwerk, 1995, Nr. 12.

[4] Technische Regeln für Gas-Installationen, G 600 DVGW-TRGI ’86/96.

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