Skip to main content

Schadstoffarme Holzfeuerstätten mit vereinfachter Mess- und Regeltechnik


Kurzfassung

Die ISIS-Sensorikgruppe unter der Leitung von Professor Dr. Heinz Kohler entwickelte an der Hochschule Karlsruhe eine Mess- und Regeltechnik, die den Schadgasanteil in der Abluft von Kaminöfen sowie von Scheitholz- und Holzpellet-Kesseln minimiert. Sensoren erfassen Verbrennungstemperatur, Restsauerstoffgehalt und nicht verbrannte Gaskomponenten. Über einen Regelalgorithmus können dann die Verbrennungsluftströme für die beiden separaten Brennkammern angepasst werden. Die Technik ist sowohl für Stückholz- als auch für Pellet- und Hackschnitzelverbrennung ausgelegt und ermöglicht die Einhaltung der 1. BlmSchV ab 2015 für Einzelraumfeuerstätten.


Hintergrund

Einerseits ist die Nutzung von Holz in Form von Scheitholz oder Pellets als Brennstoff für Heizungen stark gestiegen. Andererseits gelten Einzelraumfeuerstätten für feste Brennstoffe als Hauptverursacher von Feinstäuben.


Bilder & Videos


Problemstellung

Aufgrund der gesundheitsschädigenden Wirkung von Feinstaub ist es das gemeinsame Ziel von Industrie, Wissenschaft und Politik, die Feinstaubbelastung dauerhaft so gering wie möglich zu halten.

Üblicherweise erfolgt die Verbrennungsluftregelung allein über die Luftzuführung. Dies führt dazu, dass bei Überschreiten der Wassertemperatur die Luft gedrosselt wird, was zu einem starken Anstieg der Schadstoffe in der Abluft führt.


Lösung

Wie die Experimente der ISIS-Sensorikgruppe um Professor Kohler gezeigt haben, ist die Prozessoptimierung sowohl in Einzelraumfeuerstätten als auch in Stückholzheizkesseln möglich. Dazu werden die wichtigsten Prozessparameter, wie Verbrennungstemperatur, Restsauerstoffkonzentration sowie der Gehalt an Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffen (alle nicht verbrannten Gaskomponenten), im Abgas sensorisch kontinuierlich erfasst.
Anhand dieser Zustandsgrößen wurde ein Regelalgorithmus für die Verbrennungsluftströme entwickelt. Voraussetzung für die Anwendbarkeit ist, dass die Verbrennung in zwei Stufen, einer Vor- und einer Nachverbrennung in jeweils separaten Kammern geschieht, deren Verbrennungsluftströme unabhängig, zum Beispiel über Stellklappen, geregelt werden.
Eine Weiterentwicklung der obigen Erfindung speziell für Pellet- oder Hackschnitzelheizungen mit kontinuierlicher Zuführung wurde 2009 zum Patent angemeldet. Hier treten vor allem in der Anfahrphase des Ofens verstärkt Schadstoffe im Abgas auf. Basierend auf dem oben angeführten Messsystem und dem Regelalgorithmus konnten die Schadstoffe in der Abluft durch die geschickte Steuerung der Primär- und Sekundärluft in der Startphase deutlich gesenkt werden. Zur Steuerung wurden die Temperatur in der Brennkammer und der Restsauerstoffgehalt erfasst. Auf die direkten Messwerte des CO/HC-Sensors wurde verzichtet, wodurch sich die Kosten für die Prozessregelung deutlich senken lassen.


Vorteile

  • Schadstoffarme Holzfeuerstätten mit vereinfachter Mess- und Regeltechnik
  • Optimierung des Abbrands bei Holzfeuerung
  • Deutliche Reduktion der Feinstaub- und Abgasemissionen
  • Einhalten der 1. BImSchV ab 2015 für Einzelraumfeuerstätten
  • Regelung kann speziell an Pellet- und Hackschnitzelfeuerung angepasst werden

Anwendungsbereiche

Sensorgestützte Verbrennungsluftregelung für Holzfeuerstätten.


Service

Die Technologie-Lizenz-Büro GmbH ist mit der Verwertung der Technologie beauftragt und bietet Unternehmen die Möglichkeit der Lizenznahme.


Technologie-Lizenz-Büro (TLB) der Baden-Württembergischen Hochschulen GmbH

Dr.-Ing. Hubert Siller
+ 49 721 790 040
hsiller@tlb.de
www.tlb.de
Adresse
Ettlinger Straße 25
76137 Karlsruhe



Entwicklungsstand

Prototyp


Patentsituation

  • EP 2 066 972 B1 erteilt
  • EP 2 246 624 erteilt

Stichworte

Sensorgestützte Zuluftregelung, Überwachung Verbrennungsqualität, schadstoffarme Verbrennung, Optimierung des Abbrandes

Kontakt | Geschäftsstelle

TransferAllianz e. V.
Christiane Bach-Kaienburg
(Geschäftsstellenleiterin)

c/o PROvendis GmbH
Schloßstr. 11-15
D-45468 Mülheim an der Ruhr