IKZ-HAUSTECHNIK, Ausgabe 23/2004, Seite 27 ff.


HEIZUNGSTECHNIK


Auch Gasgeräte müssen atmen

Kostengünstige Luft-/Abgasführung für Gasbrennwertgeräte und Gasthermen

Dipl.-Ing. Peter Eigl*

Für Gasbrennwertgeräte und Gasthermen gibt es spezielle Abgas- und Verbrennungsluftleitungen, die als Systemeinheit geprüft und zugelassen sind. Diese können aus Bausätzen und Einzelkomponenten individuell für jede Installationsart maßgeschneidert ausgewählt werden. Die konzentrische Luft-/Abgasführung ermöglicht eine problemlose raumluftunabhängige Betriebsweise und eine deutliche Einsparung bei den Bau- und Montagekosten. Ziel ist es, die Planung unter den bestehenden baulichen Gegebenheiten zu erleichtern, auf neue Konzepte hinzuweisen und damit eine optimale Ausführung zu erreichen.

Allgemeines

Neuentwickelte Gasbrennwertgeräte und Gasthermen bieten sich bei geringstem Installationsaufwand als Platz und Energie sparende Wärmeerzeuger für Neubauten und insbesondere für die Sanierung an. Diese kompakten Gas-Heizzentralen an der Wand versorgen als so genannte Kombigeräte Etagenwohnungen, Einfamilien- oder Reihenhäuser und sogar Mehrfamilienhäuser mit Heizenergie und Warmwasser.

Die individuelle Wärmeversorgung ermöglicht jedem Wohnungsnutzer die eigenverantwortliche Entscheidung, wann und wie er heizen möchte, sowie die direkte Abrechnung der verbrauchten Energie mit dem Gasversorgungsunternehmen. Nach Art der Aufstellung kann grundsätzlich in raumluftabhängig und raumluftunabhängig unterschieden werden. Weil bei raumluftunabhängigem Betrieb die Verbrennungsluft über eine Leitung aus dem Freien und nicht wie bei raumluftabhängigem Betrieb dem Aufstellraum entnommen wird, können diese an jedem beliebigen Platz im Gebäude und ohne herkömmlichen Schornstein installiert werden. Ein Einbau im Abstellraum, im Badezimmer, in einer Dachschräge oder nach klassischer Art im Keller sind nur einige Beispiele (Bild 1).

Bild 1: Beispiel für den Einbau eines Gasbrennwertgerätes.

Der Trend

In deutschen Haushalten sind derzeit ca. 1,5 Millionen überalterte Heizungsanlagen im Einsatz. Für etwa 500.000 Ölheizkessel und 300.000 Gasheizgeräte ist am 30. Oktober dieses Jahres die letzte Frist der Bundesimmissionsschutzverordnung (BImSchV) ausgelaufen, wenn die gesetzten Abgasverlustgrenzwerte nicht eingehalten wurden.

Etwa 1,5 Millionen Öl- und Gaskessel sind älter als 25 Jahre. Ab 31. 12. 2006 dürfen Anlagen, die vor dem 1. Oktober 1978 eingebaut worden sind, nicht mehr betrieben werden. Der Energieverbrauch wird mit den effektiven modernen Anlagen um bis zu 30% sinken. Mehr als ein Drittel der eingesetzten Energie geht zur Zeit noch ungenutzt verloren, und die Umwelt wird übermäßig mit Schadstoffen belastet. Eine Gasbrennwerttherme oder eine Gasbrennwert-Zentrale spart gegenüber einer herkömmlichen Gastherme bereits bis 12% Energie durch Nutzung der Kondensationswärme und weit niedrigeren Abgastemperaturen. Gegenüber alten Anlagen lassen sich sogar bis zu 30% einsparen. Die innovative Technik einer wandstehenden Gasbrennwert-Zentrale mit integriertem Schichtenspeicher erschließt im Warmwasserbetrieb noch ein zusätzliches Einsparpotenzial von etwa 15% (Bilder 1 und 2). Das darin eingebaute Heizmodul kann auch als wandhängendes Gasbrennwertgerät eingesetzt werden.

Von den 37,9 Millionen Haushalten in Deutschland heizten 1998 etwa 14,6 Millionen mit Erdgas, 2003 waren es bereits 17,1 Millionen Wohnungen. Insbesondere Energie sparende Gas-Brennwertgeräte haben eine beeindruckende Marktentwicklung gezeigt. Während 1990 erst 8000 Brennwertgeräte verkauft wurden, hat sich der Absatz in 2003 auf etwa 285.000 Geräte erhöht, was einem Marktanteil bei Gas-Brennwertgeräten von 42% entspricht. Von allen Modernisierungsmaßnahmen zur Energieeinsparung machen sich Gas-Brennwertgeräte am schnellsten bezahlt. Damit sind sie überproportional an der Reduzierung der Kohlendioxid-Emissionen der Haushalte und Kleinverbraucher aus dem Erdgaseinsatz beteiligt. Konventionelle Heizkessel, die mehr Platz verbrauchen, werden weiter verdrängt. Ein Grund für die steigende Beliebtheit sind auch die vielfältigen und kostengünstigen Aufstellvarianten, die eine raumluftunabhängige Installation bietet.

Vorteile der raumluftunabhängigen Aufstellung

Werden Gasgeräte in der Wohnung aufgestellt, sind bestimmte Dinge zu beachten. Die für die Verbrennung erforderliche Luftzufuhr von außen muss gewährleistet sein.

Bei der in der Vergangenheit vorherrschenden raumluftabhängigen Betriebsweise erfolgte die Verbrennungsluftversorgung über Fugen an Fenstern und Türen oder über Öffnungen ins Freie. Aus Gründen der Energieeinsparung ist heute diese unkontrollierte Luftzuströmung für den Wohnbereich nicht mehr Stand der Technik.

Bild 2: Gasbrennwertgerät mit integriertem Schichtenspeicher und luftumspülter Brennkammer.

Bei raumluftunabhängiger Betriebsweise wird die Verbrennungsluft nicht dem Aufstellraum entnommen, sondern mithilfe des im Gerät eingebauten Gebläses direkt über eine Luftzuleitung kontrolliert aus dem Freien angesaugt (Bilder 2 und 3). Damit entfallen Anforderungen an den Aufstellraum wie z.B. Zuluftöffnungen zur Verbrennungsluftversorgung von außen oder die Größe des Raumes. Wenn gleichzeitig andere Geräte betrieben werden, die aus der Wohnung Luft entnehmen, z.B. Dunstabzüge, Badentlüftung, entfallen bei raumluftunabhängiger Betriebsweise teure Sicherungsmaßnahmen. Verunreinigungen des Gasgeräts durch Küchendunst oder Fett treten nicht auf.

Die Anschaffungs- und Montagekosten des konzentrischen Luft-/Abgassystems für raumluftunabhängige Betriebsweise liegen zwischen 350 und 600 €; für einen Schornstein inkl. Montage können bis zu 5000 € veranschlagt werden. Eine Luft-/Abgasführung senkrecht (Bild 3) erspart die Installation eines Schornsteins und bringt somit besonders im Neubaubereich eine erhebliche Kosteneinsparung ohne Reduzierung der Wohnqualität.

Besonders vorteilhaft sind die vielfältigen und kostengünstigen Aufstellvarianten, die insbesondere durch die konzentrische Luft-/Abgasführung (kurz LAF) die raumluftunabhängige Installation an jedem beliebigen Platz ermöglichen.

Bild 3: Gastherme mit konzentrischer Luft-/Abgasführung nach Art C32x.

Konzentrische Luft-/Abgasführung (LAF)

Bei einer konzentrischen LAF wird das kleinere Abgasrohr durch das größere Luftrohr umhüllt (Bilder 2 und 3) und bildet ein Rohr-in-Rohr-System. Damit ist das abgasführende Rohr immer mit Verbrennungsluft umspült. Auch bei einem Gasbrennwertgerät und einer Gastherme mit Abgasgebläse ist die Brennkammer durch ein zusätzliches Brennraumgehäuse eingeschlossen. Dieses geschlossene Gesamtsystem erfüllt damit den höchsten Sicherheitsanspruch gegen ungewollten Abgasaustritt. Bei einer Leckage innerhalb der Abgasführung kann das Abgas deshalb nie in den Aufstellraum gelangen.

Ein positiver Nebeneffekt dieses Rohr-in-Rohr-Systems ist die Wärmetauscherwirkung, die je nach Länge eine zusätzliche Erhöhung des Wirkungsgrades bewirkt. Bei neuen Gasbrennwertgeräten sind bei einer Rohrlänge von z.B. 6 m und niedrigen Außenlufttemperaturen Abgastemperaturen von ca. 20C an der Mündung der LAF die Regel. Abstände zu brennbaren Bauteilen sind mit einer konzentrischer LAF nicht erforderlich, weil bei Nennwärmeleistung die nach den Technischen Regeln für die Gasinstallation (DVGW-TRGI) zulässige Oberflächentemperatur von 85C weit unterschritten wird. Da die Abgasabführung verbrennungsluftumspült ist, werden die im Wohnbereich einzuhaltenden Dichtigkeitsanforderungen immer erfüllt.

Unterschiedliche Luft-/Abgasführungen

Während für die Abgasleitung von Gasbrennwertgeräten die Temperaturbeanspruchung gering ist, muss die Dichtigkeit des Abgassystems wesentlich höhere Anforderungen als bei konventionellen Gasthermen erfüllen (Tabelle 1). Außerdem kann im Mündungsbereich der Abgasleitung ein Wind- und Wetterschutz entfallen, da eindringendes Regenwasser mit dem Kondensat in das Gasbrennwertgerät zurückfließen darf und von dort in die Kanalisation abgeleitet wird.

Konventionelle Gasthermen sind nicht für eindringendes Regenwasser ausgelegt und benötigen deshalb einen Witterungsschutz an der Abgasmündung, z.B. die dreischalige Dachdurchführung mit Edelstahlabgasrohr und zusätzlichem Wärmeschutzrohr (Bild 3). Diese Lösung ist besonders bei längeren Abgasleitungen und im Niedrigenergiehaus vorteilhaft, weil eine unerwünschte Auskühlung des Abgasrohres in Betriebspausen eingeschränkt und die damit verbundenen Verluste reduziert werden.

Welche Abgassystemvarianten werden unterschieden?

In den "Technischen Regeln für die Gasinstallation" (DVGW-TRGI) ist die Aufstellung und Zulassung von Gasfeuerstätten einschließlich der Abgasabführung und Verbrennungsluftzuführung eingearbeitet. Berücksichtigt sind diese in den Feuerungsverordnungen der Bundesländer sowie europäischen Richtlinien und Normen, wie z.B. die Gasgeräterichtlinie.

Durch die europaweite Geräteartenklassifizierung liegt ein übersichtliches Schema für Gasgeräte in Abhängigkeit der Luft-/Abgasführung vor (Beispiele finden sich in Tabelle 2).

Es erfolgt eine grundlegende Einteilung in die 3 Gerätearten:

A >

Geräte ohne Abgasführung,

B >

raumluftabhängige Geräte mit Abgasführung

C >

raumluftunabhängige Gasgeräte mit Abgasführung

Ein raumluftunabhängiges Gasbrennwertgerät mit konzentrischer Luft-/Abgasführung über Dach, deren Gasgebläse vor dem Brenner angeordnet ist, wird der Gasgeräteart Art C33x zugeordnet (Bild 4).

Bild 4: Wichtige Anschlussarten zur Luft-/Abgasführung.

Während die erste Ziffer die Art der Luft-/Abgasführung beschreibt, gibt die zweite Ziffer das Vorhandensein und die Anordnung eines Gebläses an. Mit dem angehängten "x" ist festgelegt, dass die Abgasführung verbrennungsluftumspült ist oder erhöhte Dichtigkeitsanforderungen erfüllt.

Bei konventionellen Gasthermen sitzt das Gebläse in der Regel nach dem Brenner im Abgasweg und entspricht damit Anschlussart C32x. Die Ausführungen C32x für konventionelle Gasthermen und C33x für Gasbrennwertgeräte sind die am meisten installierten Anschlussarten.

Brennwertgeräte und Luft-/Abgasführung als Baueinheit

Die Prüfung und Zulassung von Gasbrennwert- und konventionellen Gasthermen erstreckt sich auch auf alle Komponenten der Luft-/Abgasführung und wird durch die CE-Baumusterprüfbescheinigung dokumentiert. In diese Systemzertifizierung werden alle Zubehörteile, die der Hersteller im Lieferumfang bereithält, mit einbezogen. Für welche Anschlussarten die LAF geprüft und zugelassen ist, lässt sich aus der CE-Baumusterprüfbescheinigung, den Angaben auf dem Typenschild oder aus den Herstellerunterlagen ermitteln (Tabelle 2).

Diese Angaben sind für den Bezirksschornsteinfegermeister vor Ort wichtig, da er bei der Planung oder Änderung einer Anlage vom Installateur hinzugezogen wird. Im Rahmen der Kehr- und Überprüfungspflicht der Bundesländer überprüft er die Luft-/Abgasführung bei Inbetriebnahme und später in regelmäßigen Abständen. Gemäß Kleinfeuerungsanlagen-Verordnung (1. BImSchV) muss er bei herkömmlichen Gasthermen die Abgasverluste bei Inbetriebnahme und dann in jährlichen Abständen messen. Bei Gasbrennwertgeräten entfällt diese Feststellung der Abgasverluste.

In dem separaten Kasten "Die wichtigsten Anschlussarten" sind die grundlegenden Anforderungen zur Planung beschrieben. Sie decken ca. 90% aller Anwendungsfälle ab.

Die wichtigsten Anschlussarten (Bild 4)

C1_x

Waagerechte konzentrische Luft-/Abgasführung durch die Außenwand

  • raumluftunabhängiger Betrieb,
  • die Heizleistung muss auf 11 kW begrenzt werden,
  • die Warmwasserbereitung darf auf höchstens 28 kW eingestellt sein,
  • zu Fenstern, Balkonen, Lüftungsöffnungen und bei bestimmten Fassadenformen sind nach DVGW-TRGI bestimmte Mindestabstände einzuhalten,
  • dürfen nur aufgestellt werden, wenn die Ableitung der Abgase über Dach nicht oder nur mit unverhältnismäßig hohem Aufwand möglich ist - bei Austausch ggf. Bestandsschutz! Die Ausführung waagerechte konzentrische Luft-/Abgasführung über Dach ist der Anschlussart C3_x zugeordnet.

C3_x

Konzentrische Luft-/Abgasführung über Dach

  • raumluftunabhängiger Betrieb,
  • werden im Gebäude Geschosse überbrückt, müssen die Leitungen außerhalb des Aufstellraumes in einem Schacht verlegt werden, der eine Feuerwiderstandsdauer von 30, bzw. 90 Minuten, abhängig von der Gebäudehöhe, hat. Bei bestehenden verschmutzten Schornsteinschächten kann die konzentrische LAF kostengünstig eingebaut werden (aufwendige Reinigung oder Ausbrennen des alten Schachts entfällt),
  • die Abgasmündung muss einen Mindestabstand zur Dachfläche von 0,4 m haben (bis 50 kW Geräteleistung, darüber 1,0 m); zu seitlich oder darüber angeordneten Fenstern sind Mindestabstände nach DVGW-TRGI oder örtlichem Baurecht einzuhalten.

C5_x

Konzentrischer Anschluss an eine Abgasleitung an der Fassade und Abgasführung über Dach, Abgasleitung verbrennungsluftumspült bis in den Außenbereich - Luftzuführung über die Außenwand im senkrechten Teil nach dem Fassadenbogen

  • raumluftunabhängiger Betrieb, Mündungen für Luft und Abgas liegen in unterschiedlichen Druckbereichen,
  • senkrechte Abgasleitung an der Fassade durch stehende Luftsäule isoliert, max. Länge einer Fassadenleitung bei Nennweite 80 bis 22 m,
  • besonders geeignet, wenn eine Abgasleitung durch das Gebäude nicht erwünscht ist oder die baulichen Gegebenheiten einen hohen Installationsaufwand verursachen würden.

C83x

Konzentrischer Anschluss an eine Abgasleitung im Schacht oder direkt an einen Schacht mit Abgasführung über Dach, Abgasleitung verbrennungsluftumspült bis zum Schacht, Luftzuführung über die Außenwand

  • raumluftunabhängiger Betrieb,
  • mit kleinem Abgasrohrdurchmesser lange senkrechte Abgasleitungen möglich - wirksame Höhe der Abgasleitung bei Nennweite 80 mm bis zu 30 m,
  • Nutzung bereits vorhandener Schächte oder Schornsteine ohne Reinigung möglich.

B33:

Konzentrischer Anschluss an eine Abgasleitung im Schacht; Aufbau und Verwendung wie Art C6.. , aber raumluftabhängig

  • Verbrennungsluft wird durch ein spezielles Bauteil im Bereich der Schachtwandung angesaugt und durch die konzentrische LAF dem Gerät zugeführt,
  • im Aufstellraum ist eine Belüftungsöffnung für die Zufuhr von Verbrennungsluft erforderlich; der Schacht muss eine Belüftungsöffnung aufweisen,
  • wirksame Höhe der Abgasleitung bei Nennweite 80 mm bis 30 m möglich.

Luft-/Abgasschornsteine (LAS) aus Keramik für raumluftunabhängigen Betrieb sind aufgrund der hohen Erstellungskosten von relativ geringer Bedeutung. LAS-Systeme haben einen Schacht für das Abgas und einen zweiten für die Verbrennungsluft. Weil bis zu 10 Gasgeräte an ein System angeschlossen werden können (Mehrfachbelegung) ist diese Anwendung für Mehrfamilienhäuser interessant.

Mit Schornsteinen einzügiger Bauart lässt sich lediglich ein raumluftabhängiger Betrieb realisieren. Beim Anschluss an einen einzügigen Schornstein müssen deshalb bei einer Aufstellung im Wohnbereich die Anforderungen an die Raumbelüftung und ggf. weitere Bedingungen zur Betriebssicherheit erfüllt werden.

Kann keine der beschriebenen Varianten installiert werden, bietet sich der Anschluss an eine Abgasleitung an der Außenfassade mit Abgasmündung über Dach an. Die Verbrennungsluft wird bei diesem raumluftunabhängigen System an Öffnungen im Außenbereich angesaugt und über den Ringspalt der konzentrischen Luft-/Abgasführung zum Gerät geleitet. Da die senkrechte Abgasleitung durch eine stehende Luftsäule isoliert ist, kann bei einem Durchmesser von 80 mm mit einem Gasbrennwertgerät eine maximale Länge von 22 m erreicht werden.

Werden Luft-/Abgasführung und Brennwertgerät beim gleichen Hersteller bezogen, dann ist durch die Zulassung als Baueinheit (Systemzertifizierung) ein hoher Qualitätsstandard und ein sicherer Betrieb gewährleistet. Nur bei diesen zertifizierten Baueinheiten werden durch umfangreiche Windversuche und zusätzliche Sicherheits- und Extremtests die Komponenten genau aufeinander abgestimmt. Der Betreiber ist für eine störungsfrei laufende Heizungsanlage dem Installateur sicherlich dankbar.

Fazit

Dem Heizungsfachmann, Planer und Bauherrn stehen wandhängende und wandstehende Gasgeräte mit einer Vielzahl von raumluftunabhängigen Luft-/Abgassystemen für den Neubau oder die Sanierung zur Verfügung. Diese sind kostengünstig in der Anschaffung und Installation und kommen im Gegensatz zu raumluftabhängigen Systemen ohne sicherheitstechnischen Mehraufwand bei der Verbrennungsluftversorgung aus.

Internetinformationen:
www.wolf-heiztechnik.de


B i l d e r :  Wolf GmbH, Mainburg


* Dipl.-Ing. Peter Eigl, Projektleiter "Wandheizgeräte" bei Wolf GmbH, Mainburg


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