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Jeder, der schon einmal einen Grill in Betrieb genommen hat, weiß, dass ohne genügend Luft die Flamme schnell erlischt. Das Gleiche passiert in einer Gaskondensationseinheit. Wenn nicht genügend Luft zur Verfügung steht, verbrennt das Gas nicht vollständig und es entstehen Ruß und Kohlenmonoxid.
Hartmut Henrich, Produktmanagement Verbrennungssysteme in Osnabrück (Foto / ebm-papst)
Bei der Verbrennung werden Elektronen freigesetzt. Wenn eine Spannung U angelegt wird, fließt ein kleiner elektrischer Strom I, der als „Ionisationsstrom“ bezeichnet wird, durch die Flamme.
Bei Gasbrennwertgeräten hat sich zur Gemischregelung ein System aus Venturi, Verbrennungsluftgebläse und Gasventil bewährt — die sogenannte pneumatische Gas/Luft-Verhältnisregelung: In Abhängigkeit von der geförderten Luftmenge entsteht in einem Venturi Saugdruck, der die jeweilige Gasmenge aus dem Gasregelventil zuführt.
Die Regelung stößt jedoch an ihre Grenzen, wenn die Anbieter flexibel neue Gasquellen und alternative Kraftstoffe in die Netze einspeisen müssen. Gasadaptive Systeme, die sich automatisch an den Kraftstoff anpassen, sind daher unerlässlich. Sie können jedoch nur mit einer elektronischen Gas / Luft-Verhältnisregelung funktionieren. Es braucht kein Venturi, das Druckverlust erzeugt, da das Gas nur durch Betätigen eines elektronisch gesteuerten Gasventils zugeführt wird.
Dies ist möglich, weil bei einer elektronischen Gas/Luft-Verhältnisregelung die Regelung des Gas-Luft-Gemisches nur vom Verbrennungsprodukt abhängt: Flamme.
Der Zusammenhang zwischen Ionisationsstrom und λ-Wert ist praktisch linear. Dies macht die Steuerung in einer elektronischen Gas/Luft-Verhältnisregelung weniger komplex.
Hintergrundinformationen: Verbrennung ist eine chemische Reaktion, die Elektronen freisetzt. Dies bedeutet, dass die Flamme Elektrizität leiten kann. Wenn extern Spannung angelegt wird, fließt ein kleiner elektrischer Strom, der als „Ionisationsstrom“ bezeichnet wird, durch die Flamme. Wenn der Strom sein Maximum erreicht hat, ist die Verbrennung perfekt und der λ-Wert ist 1.
Der Maximalwert sollte jedoch nicht erreicht werden. Wie bei einer pneumatischen Gas/Luft-Verhältnisregelung wird ein Sicherheitspuffer in die Berechnung einbezogen. Beispielsweise ist der Zielwert λ 1,3, ein Bereich, in dem der Zusammenhang zwischen dem Ionisationsstrom und dem λ-Wert nahezu linear ist.
Die Steuerung des Verbrennungsgemisches hängt ausschließlich vom Ionisationsstrom ab. Die Formel zeigt, wie einfach der Zusammenhang ist: Ist der Ionisationsstrom zu klein, wird mehr Gas eingespeist. Wenn es zu hoch ist, wird die Gasversorgung eingeschränkt.