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Experten-Ratgeber zur Technik von Gasbrennern - Aufbau, Funktionsweise und Brennertypen

Was ist ein Gasbrenner und wie funktioniert er? Welche Aufgabe hat er und wie wird er dieser aufbautechnisch gerecht? Welche unterschiedlichen Typen gibt es?

Gasbrenner sind elementare Bauteil einer Gasheizung und in erheblichem Maße für deren Energieeffizienz verantwortlich. Wir erklären in diesem Artikel, welche Rolle der Gasbrenner in einer Gasheizungsanlage spielt und wie er seiner Aufgabe gerecht wird. Sie erfahren unter anderem, welche Gasbrennerarten man unterscheidet und welche Vor- und Nachteile die einzelnen Brennertypen mit sich bringen.

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Funktionsweise des Gasbrenners in einer Gasheizung

Eine Gasheizungsanlage besteht typischerweise aus den folgenden Bauteilen

  • Gasbrenner
  • Wärmetauscher
  • Heizungsregelung
  • Umwälzpumpe
  • Membranausdehnungsgefäß (MAG)
  • Abgasleitung
  • Heizungsrohre
  • Heizkörper

Der Gasbrenner dient in der Gasheizungsanlage als Wärmeerzeuger. Brenner mit Wärmetauscher, Regelung und Umwälzpumpe nennt man auch „Heizkessel“ oder „Gasheizkessel“ oder kurz: „Gaskessel“ – gleichwohl die modernen Heizungsbauteile nichts mehr mit den dem Begriff zugrundeliegenden Heizkesseln, die einst mit Kohle oder Holz befeuert wurden, gemein haben.

Der Gasbrenner selbst ist der Wärmeerzeuger, in ihm wird das Gas verbrannt. Bis zum Gasbrenner gelangt das unter leichtem Überdruck stehende Gas über eine Leitung. Der Überdruck ist ausschlaggebend dafür, dass das Gas auch tatsächlich in Richtung Gasbrenner strömt.

Zum Zünden des Gases kommt ein sogenannter Piezozünder zum Einsatz. Die Zündung wird dabei durch eine gespannte Feder verursacht, die beim Auslösen des Zündvorgangs auf einen Piezokristall schlägt. So wird zwischen zwei dicht aneinander liegenden Metallkontakte, die mit dem Keramikelement verbunden sind, eine Spannung und durch den geringen Abstand zu den Metallkontakten ein blau leuchtender Zündfunke erzeugt, der das aus dem Gasbrenner strömende Gas entzündet.

Die Wärme, die beim Verbrennen des Gases entsteht, wird mit Hilfe des Wärmetauschers auf das Wärmeübertragungsmedium der Heizungsanlage, also das Heizwasser, übertragen. Das pumpt die Umwälzpumpe durch die Rohre bis zu den Heizkörpern, die die Wärme an den Raum abgeben. Das so abgekühlte Heizwasser fließt dann zurück um erneut erwärmt zu werden.

Schnittbild eines W-Brenners für Gas (WG5) mit digitalem Feuerungsmanagement mit einer Leistung von 12,5 bis 50 kW. (Abb.: Max Weishaupt GmbH)
Schnittbild eines W-Brenners für Gas (WG5) mit digitalem Feuerungsmanagement mit einer Leistung von 12,5 bis 50 kW. (Abb.: Max Weishaupt GmbH)

Klassifizierung von Gasbrennern

Austauschbarer Gasbrennwert-Brenner der Zukunftsheizung SolvisMax (Foto: energie-experten.org)
Austauschbarer Gasbrennwert-Brenner der Zukunftsheizung SolvisMax (Foto: energie-experten.org)

Grundsätzlich unterscheidet man Gasbrenner nach den folgenden Aspekten in unterschiedliche Geräteklassen (Gasbrennertypen, Gasbrennerarten):

1. Aufbereitung des Gasgemischs

2. Gasart

3. Gasdruck und Betriebsweise

4. Luftaufbereitung.

Bei der Gemischaufbereitung lassen sich Gasbrenner klassifizieren, die 

  • vor der Flamme mischen (Vormischbrenner),
  • teilweise vor oder in der Flamme mischen (Diffusionsbrenner)
  • und katalytisch arbeiten (katalytische Brenner).

Bei den Gasarten geht es zum Beispiel um entsprechende Heizgasbrenner, Flüssiggasbrenner oder Biogasbrenner.

In Sachen Gasdruck und Betriebsart unterscheidet man Gasbrenner in 

  • manuell,
  • halbautomatisch und
  • vollautomatisch

zu zündende beziehungsweise zündende Geräte. Wobei es kaum noch halbautomatische Gasbrenner gibt, bei denen die Zündflamme konstant brennt, da diese im Vergleich zu vollautomatischen Geräten deutlich mehr Gas verbrauchen und so die Heizkosten deutlich höher liegen.

Hinsichtlich der Luftaufbereitung sind zwei Geräteklassen zu unterscheiden:

  • atmosphärische Gasbrenner
  • gebläseunterstützte Gasbrenner.

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Vergleich atmosphärischer Gasbrenner vs. Gasgebläsebrenner

Der MatriX Strahlungsbrenner des Viessmann Rexola-triferral Gas-Heizkessels verbrennt das Gas-/Luft-Gemisch nahezu flammenlos und gibt dadurch direkt aus der Reaktionszone einen hohen Anteil der Wärme als Strahlung ab. (Foto: energie-experten.org)
Der MatriX Strahlungsbrenner des Viessmann Rexola-triferral Gas-Heizkessels verbrennt das Gas-/Luft-Gemisch nahezu flammenlos und gibt dadurch direkt aus der Reaktionszone einen hohen Anteil der Wärme als Strahlung ab. (Foto: energie-experten.org)

Hinsichtlich der Art und Weise der Luftaufbereitung klassifiziert man Gasbrennertypen nach atmosphärischen und gebläseunterstützten Gasbrennern:

Atmosphärische Gasbrenner nutzen zur Verbrennung des Gases die Umgebungsluft, die sie dem Raum entnehmen, in dem sie aufgestellt sind. Sie bedienen sich also der namensgebenden Atmosphäre des Raums. Alternativ sagt man deshalb auch Naturzugbrenner zu diesen Gasbrennertypen. Solchen atmosphärischen Brennern kreidet man häufig als nachteilig an, dass die Menge der zugeführten Luft bautechnisch bedingt nicht konstant ist, sondern variiert. Denn das bringt einen ungünstigen Wirkungsgrad mit sich, insbesondere, wenn man ihn mit dem Wirkungsgrad moderner Gasgebläsebrenner vergleicht.

Diese bekommen die Verbrennungsluft zugeführt, womit der Zufluss an Sauerstoff exakt regelbar wird. Wissen muss man dazu, dass ein Zuviel an Sauerstoff zu viele Abgasverluste verursachen würde, während die Verbrennung bei einem Zuwenig an Sauerstoff nicht komplett ablaufen würde. Ein von einem Gebläse unterstützter Brenner verbessert somit den feuertechnischen Wirkungsgrad. Zugleich lässt er zu, dass der Gasbrenner stufenlos moduliert werden kann.

Modulierende gebläseunterstützte Gasbrenner vs. herkömmliche ein- und zweistufige Gasbrenner

Herkömmliche Gasbrenner ließen sich entweder ein- oder ausschalten. Sie hatten also nur eine Leistungsstufe, deshalb nannte man sie auch einstufige Gasbrenner. Solche Modelle konnte man kaum an den tatsächlichen und womöglich noch variierenden Wärmebedarf eines Gebäudes anpassen.

Das ging schon eher mit den Nachfolgegeräten: Zweistufige Gasbrenner konnte man bei niedrigerer Heizlast auf eine niedrigere Leistungsstufe herunterschalten. Das war zum Beispiel praktisch in den Jahresübergangszeiten. Wegen der auf diese Weise verlängerten Laufzeiten des Gasbrenners minderte man die Schadstoffemissionen. Und auch der Verbrauch von Gas sank damit. Der Grund: Das Ein- und Ausschalten, auch „Takten“ genannt, das zum einen zu Lasten der Lebensdauer der Geräte und zum anderen zu Lasten des Verbrauchs an Gas ging, das das Einschalten überdurchschnittlich viel Gas verbraucht, wurde zugleich reduziert.

Moderne Gasgebläsebrenner arbeiten im Gleitmodus: Sie passen ihre Leistung gleitend an. Man nennt sie deshalb modulierende Gasbrenner. Die Leistung eines solchen Gasbrenners drückt man nicht mit einer Leistungszahl aus, sondern mit einer Leistungsstufe: zum Beispiel von 2,7 bis 15 Kilowatt (kW). Die niedrigere Wattzahl ist dabei die Minimalleistung des Gasbrenners, die höhere die Maximalleistung.

Letztere ist von Bedeutung, um den höchsten Wärmebedarf des Gebäudes während der kältesten Tage zu deckeln. Zur Minimalleistung ist anzumerken: Je niedriger sie ist, desto besser, denn immerhin haben energetisch gut aufgestellte Gebäude einen recht geringen Wärmebedarf. Außerdem gilt: Je dichter die Minimalleistung am Mindestbedarf liegt, desto besser. Denn dann muss der Gasbrenner nicht so häufig Takten. Das spart Brennstoff und daraus resultierende Kosten.

Gasbrenner warten und reinigen lassen

Rußt der Gasbrenner, so liegt dies daran, dass die Flamme nicht optimal abbrennt. Denn Ruß entsteht immer dann, wenn das Gas nur unvollständig verbrannt wird. Die Folge ist, dass die Heizflächen im Feuerraum mit dem freigesetzten Ruß zugedeckt werden und so die Wärme schlechter auf den Heizkreis übergeben werden kann. So bleiben die Abgase thermisch weniger gut ausgenutzt und die Abgastemperatur steigt. Dies verschlechtert wiederum den Wirkungsgrad der Gasheizung, da u.a. der Brennwerteffekt nicht genutzt werden kann.

Daher empfiehlt es sich, den Gasbrenner regelmäßig warten zu lassen. Empfohlen wird, die Wartung einige Wochen vor Beginn der nächsten oder gleich nach Beendigung der letzten Heizsaison durchführen zu lassen. Innerhalb einer Wartung wird der Gasbrenner eingestellt und gereinigt. Eine falsche oder unterlassene Wartung kann zu Mehrkosten führen, da der Schornsteinfeger bei einer Beanstandung zur Nachmessung kommen muss und diese auch wiederholt in Rechnung stellt.

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"Experten-Ratgeber zur Technik von Gasbrennern" wurde am 27.01.2017 das letzte Mal aktualisiert.