Experten-Check: Heiztechnik von atmosphärischen Brennern im Vergleich

Wir erklären Ihnen in diesem Beitrag, was ein sogenannter atmosphärischer Brenner ist. Sie erfahren dabei Wissenswertes zu seiner Aufgabe, seinem Aufbau und seiner Funktionsweise. Indem wir den atmosphärischen Brenner direkt mit dem Gebläsebrenner vergleichen, arbeiten wir die Vor- und Nachteile des Gerätetyps atmosphärischer Brenner deutlich heraus.

Ganz selten findet man auch im Bereich der Ölheizungen atmosphärische Brenner. Dort läuft der Gerätetyp allerdings meist unter der Kategorie „Verdampfungsbrenner“. Atmosphärische Ölverdampfungsbrenner lassen den flüssigen Brennstoff (Heizöl) aus einem Gefäß heraus verdampfen – und zwar in Folge der eigenen Verbrennungswärme. Wegen der stetig abziehenden Rauchgase wird kontinuierlich neue Verbrennungsluft angesogen.

Bei solchen atmosphärischen Ölbrennern handelt es sich um Geräte, die als Einzelfeuerstätte betrieben werden. Zum Beispiel gibt es spezielle Einsätze für Kachelöfen (Kachelofeneinsatz): sogenannte Ölbrennereinsätze. Noch seltener werden Verdampfungsbrenner in Heizkesseln verwendet, die als zentraler Wärmeerzeuger in einer Zentralheizung arbeiten.

Die Aufgabe des atmosphärischen Brenners ist es, der Verbrennungsflamme exakt das Gemisch an Gas (als Brennstoff) und Luft (als Verbrennungsluft) zuzuführen, die sie braucht,

• um einerseits den Brennstoff vollständig zu verbrennen, ohne dass Ruß oder Kohlenmonoxid (CO) gebildet werden und,
• um andererseits die Abgasverluste möglichst gering zu halten.

Die Menge an Luft, die zugeführt wird, nimmt auch Einfluss darauf, wie viele Stickoxide bei der Verbrennung entstehen.

Die Verbrennungsluft wird bei diesem Gerätetyp quasi „gespritzt“ (also injiziert). Das dem atmosphärischen Brenner zugrunde liegende Funktionsprinzip heißt deshalb Injektion. Dabei bläst man das Gas mit hoher Geschwindigkeit durch eine Düse in ein größeres Rohr. Dieses umgibt die Düse koaxial. Die Luft, die sich in diesem Rohr befindet, wird wegen des Unterdrucks, der sich daraus ergibt, dass das Gas schnell einströmt, angesaugt und so in die Verbrennungszone befördert, wo sie für den Verbrennungsprozess des Gases zwingend nötig ist.

Um die Vor- und Nachteile eines atmosphärischen Brenners gegenüber einem Gebläsebrenner herauszustellen, vergleichen wir beide Gerätetypen im Folgenden miteinander.

In seiner technisch einfachen Auslegung ist der atmosphärische Gasbrenner ein Gerät, das den Nachschub an Verbrennungsluft (auch Primärluft genannt) erhält, ohne dass dafür Energie aufgewendet werden muss. Das ist bei einem Gebläsebrenner anders. Für den atmosphärischen Brenner heißt das: Seine Verbrennungsflamme bekommt die Luft bei Umgebungsluftdruck zugeführt.

Bei den häufig eingesetzten atmosphärischen Brennern niederer Leistung reißt das einströmende Brenngas die Verbrennungsluft in der Gasarmatur mit (Injektionsprinzip). Dass neue Verbrennungsluft in den Feuerraum nachgeschoben wird, geschieht wegen des thermisch bedingten Auftriebs der fortströmenden Abgase der Verbrennung.

Nachteilig wird den atmosphärischen Gasbrennern ihre begrenzte Möglichkeit zur Regelung der Leistung angekreidet. Dies hat einen spürbar negativen Einfluss auf die Effizienz: Da zu wenig Sauerstoff zu einer unvollständigen Verbrennung führt und zu viel Sauerstoff die Abgasverluste unnötig in die Höhe treibt, weisen atmosphärisch arbeitende Naturzugbrenner einen ungünstigeren Wirkungsgrad im Vergleich zu den neueren Gasgebläsebrennern auf.

Gas-Kessel mit atmosphärischem Brenner haben überdies den Nachteil, dass durch den Kaminzug über die Nebenluftöffnung auch im Stillstand ständig Luft durch den Heizraum und den Kamin gezogen wird. Dadurch wird zusätzlich zum gemessenen Abgasverlust dem Kessel, dem Aufstellraum und dem Kamin fortwährend Wärme entzogen. Abhilfe kann eine thermisch oder von der Kesselsteuerung elektrisch geschaltete Raumluftklappe schaffen, die den Heizraum nur während der Betriebszeit des Brenners belüftet. Eine solche Klappe wird in das Heizraumfenster bzw. am Ende eines Zuluftkanals eingebaut.

Im Vergleich zu Gebläsebrennern sind atmosphärische Gasbrenner einerseits jedoch deutlich leiser, denn sie arbeiten ohne geräuschvolle Gebläse. Daher sind sie gut für den Einsatz in schallsensiblen Bereiche geeignet. Weil mit der nicht benötigten Gebläsefunktion auch mechanische Bauteile wegfallen, bedeutet das andererseits auch weniger Wartungsaufwand beim atmosphärischen Brenner.

Die Leistung des Gas-Gebläsebrenners ist auch deshalb höher als die des atmosphärischen Brenners, weil er unabhängig von den ihn umgebenden Bedingungen (umgebende Atmosphäre) arbeitet: Die Verbrennungsluft wird bei diesem Brennertyp mit Hilfe des namensgebenden Gebläses gezielt in den Brennraum geleitet.

Das eröffnet zugleich die technische Möglichkeit, den Brennstoff und die Verbrennungsluft intensiver zu vermischen, als dies beim oben beschriebenen Injektionsverfahren möglich ist. Eine bessere Vermischung von Gas und Luft jedoch fördert den Verbrennungsprozess erheblich. Ein Vorteil, für den Sie allerdings die Geräuschkulisse und die mechanisch bedingte höhere Störanfälligkeit des Gebläses im Gebläsebrenner in Kauf nehmen müssen.

Vorteilhaft gegenüber dem atmosphärischen Brenner ist die Möglichkeit, die Leistung des Gasgebläsebrenners zu regulieren. Der Grund dafür liegt in der Zwangsführung der Verbrennungsluft. Sie können die Luftzufuhr bei diesem Gerätetyp in Abstimmung mit der Brennstoffzufuhr verändern – ein sogenannter modulierender Betrieb des Gebläsebrenners bis hin zu relativ niedriger Teillast wird so machbar.

Das gilt allerdings nur für die gasbetriebenen Gebläsebrenner: Bei Ölgebläsebrennern kommt es darauf an, dass die meisten Geräte definierte Ölmengen durchsetzen müssen, um eine ordnungsgemäße Ölzerstäubung zu erzielen. Anders ausgedrückt: Die Ölmenge lässt sich nur minimal regulieren. Eine spürbare Regelbarkeit, beispielsweise dank verstellbarerer Düsen, müsste mit höherem technischem Aufwand erkauft werden.