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 DIBt, 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 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.
• 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!

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 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.