Lernfeld 11 · Prüfung Teil 2

Abgasmessung und Emissionen

Abgasmessung an Öl- und Gaskesseln: Kernstrom, O₂, CO₂, Luftzahl, Rußzahl und Abgasverlust nach Siegert mit Grenzwerten der 1. BImSchV.

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Darum geht es

Bei der Abgasmessung bestimmst du, wie gut ein Kessel verbrennt und wie viel Wärme er mit dem Abgas verliert. Gemessen werden Abgastemperatur, Verbrennungslufttemperatur, Sauerstoff oder CO₂ und Kohlenmonoxid, bei Öl zusätzlich die Rußzahl. Die Sonde muss im Kernstrom stehen, also dort, wo das Abgas am heißesten ist. Den Kernstrom findest du, indem du die Sonde langsam in das Rohr schiebst und auf die höchste Temperatur achtest. Vor der Messung muss der Kessel in einem gleichbleibenden Betriebszustand laufen.

Aus den Werten rechnest du die Luftzahl, den CO₂-Gehalt und den Abgasverlust mit der Siegert-Formel. Für Heizöl EL gelten etwa $A_{2} = 0, 68$ , $B = 0, 007$ und $CO_{2, max} = 15, 4 %$ , für Erdgas $A_{2} = 0, 66$ , $B = 0, 009$ und $11, 8 %$ . Die 1. BImSchV begrenzt den Abgasverlust nach Nennwärmeleistung, bei 4 bis 25 kW auf 11 %, über 25 bis 50 kW auf 10 % und darüber auf 9 %.

Ein hoher Abgasverlust hat meist eine dieser Ursachen: verschmutzte Heizflächen, zu hoher Luftüberschuss, zu große Brennerleistung oder falsch eingestellte Düse. Bei Brennwertkesseln sagt die Siegert-Formel wenig, weil sie die zurückgewonnene Kondensationswärme nicht erfasst. Die wiederkehrende Messung übernimmt der bevollmächtigte Bezirksschornsteinfeger.

Das solltest du dir merken

Messen immer im Kernstrom, also an der Stelle der höchsten Abgastemperatur.
Höhere Abgastemperatur oder mehr Luftüberschuss vergrößern den Abgasverlust.
Grenzwerte nach 1. BImSchV 11 % bis 25 kW, 10 % bis 50 kW, 9 % darüber.
Bei Ölfeuerungen gehören Rußzahl und Ölderivate zur Messung.

Formeln

Abgasverlust (Siegert): $q_{A} = (ϑ_{A} - ϑ_{L}) \cdot (\frac{A _{2}}{21 - O _{2}} + B)$; $q_{A}$ Abgasverlust in %, $ϑ_{A}$ Abgastemperatur, $ϑ_{L}$ Verbrennungslufttemperatur in °C, $O_{2}$ in %, $A_{2}$ und $B$ Brennstoffwerte
Luftzahl aus Sauerstoff: $λ \approx \frac{21}{21 - O _{2}}$; $λ$ Luftzahl ohne Einheit, $O_{2}$ gemessener Sauerstoff im trockenen Abgas in %
CO₂-Gehalt aus Sauerstoff: $CO_{2} = CO_{2, max} \cdot \frac{21 - O _{2}}{21}$; $CO_{2, max}$ für Heizöl EL 15,4 %, für Erdgas 11,8 %, $O_{2}$ in %
Feuerungstechnischer Wirkungsgrad: $η_{F} = 100 % - q_{A}$; $η_{F}$ feuerungstechnischer Wirkungsgrad in %, $q_{A}$ Abgasverlust in %

Typische Fehler in der Prüfung

Werte für Erdgas in die Siegert-Formel einer Ölfeuerung eingesetzt oder umgekehrt.
Sonde nicht im Kernstrom positioniert und so zu niedrige Abgastemperaturen gemessen.
Abgastemperatur ohne Abzug der Verbrennungslufttemperatur eingesetzt.
Grenzwert der falschen Leistungsstufe gewählt.

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Zufallszahlen

Bei der Abgasmessung an einem Ölbrenner werden $6, 5 %$ Sauerstoff im trockenen Abgas gemessen. Berechnen Sie die Luftzahl $λ$ . Runden Sie auf zwei Nachkommastellen.

Tipps aus der Werkstatt

Siegert-Formel: q_A = (ϑ_A − ϑ_L) · (A₂ / (21 − O₂) + B), für Heizöl EL A₂ = 0,68 und B = 0,007. Erst die Klammer ausrechnen, dann mit der Temperaturdifferenz malnehmen. Grenzwerte: bis 25 kW 11 %, bis 50 kW 10 %, darüber 9 %.
Aus dem Sauerstoff folgt alles: λ = 21 / (21 − O₂), CO₂ = CO₂max · (21 − O₂) / 21 mit CO₂max 15,4 % für Heizöl EL. Hoher CO-Wert bei O₂ unter 2 % = Luftmangel → mehr Luft; hoher O₂ = Luftüberschuss → höherer Abgasverlust. Rußzahl beim Zerstäubungsbrenner höchstens 1.
Messablauf: Gerät an Frischluft kalibrieren, Lufttemperatur messen, Kessel in Betriebstemperatur, Sonde im Kernstrom (höchste Abgastemperatur, langsam den Querschnitt durchfahren). Negativer Förderdruck ist Unterdruck, üblich etwa −5 bis −20 Pa.

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25 Aufgaben zu „Abgasmessung und Emissionen“, falsche Antworten kommen in der Runde noch einmal.

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Grundlage: KMK-Rahmenlehrplan Anlagenmechaniker/-in SHK (2016), Lernfeld 11; 1. BImSchV (Abgasverlust, Siegert-Formel). Eigene Erklärung, keine Originalaufgaben der Prüfungsausschüsse.