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Rund um die Herz Firestar Kessel

Typenangebot

Die Herz Firestar Kessel Baureihe teilen sich in 3 Grundtypen ein. Das Spektrum geht von 20 bis 40 kW Nominalleistung in je 10 kW Schritten. Im unteren Leistungsbereich wird um die 20 kW das Spektrum überdurchschnittlich erweitert. Die 20kW Variante kann wahlweise mit großem Füllschacht (170l) oder kleinem (90l) bezogen werden. Es scheint, dass der Markt für 20kW Öfen für die Firma Herz besonders attraktiv ist. Die etwas abgespeckte Version mit 18kW richtet sich an Verbraucher, die aufgrund von gesetzlichen Regelungen eine kleine Leistung benötigen (Reduzierte Type)
Die Preisangaben (so ich denn alles zusammenbekomme) sind ca. Angaben und können stark variieren !

Es gibt den baugleichen Kessel auch von Buderus und Junkers , dort heißt er Logano S261 bzw KRS-Lambda, ist dafür im Internet aber deutlich besser dokumentiert.

Die Bereiche Pellets, Hackgut und Großfeuerungen sind nur der Vollständigkeit halber in der Tabelle aufgenommen, werden aber hier nicht betrachtet.

Herz Firestar Holzvergaserkessel im Überblick.

Reihe	Klasse	Steuerung	Leistungsspektrum	Preis (ca)	Füllschacht	Gewicht	Baugleiche
Firestar	18	Lamda	10,2 - 18,0 kW		90 Liter	515 kg	Buderus Logano S261-18 Junkers KRS-Lambda 18
		Bio Control	10,2 - 20,5 kW				..
		Lambda	10,2 - 18,0 kW				..
		Bio Control	10,2 - 20,5 kW				..
	20	Lambda	14,3 - 20 kW		170 Liter	612 kg	Buderus Logano S261-20 Junkers KRS-Lambda 20
		Bio Control	14,3 - 20 kW				..
	30	Lambda	14,3 - 30 kW				Buderus Logano S261-30 Junkers KRS-Lambda 30
		Bio Control	14,3 - 30 kW				..
	40	Lambda	19,1 - 40 kW				Buderus Logano S261-40 Junkers KRS-Lambda 40
		Bio Control	19,1 - 40 kW				..

Andere Typen:
Pellestar : Pellets Kessel bis 60kW
Firematic : Hackgut und Pellets 20-60 kW / 80 -300 kW
Biomatic : Hackgut und Pellets bis 450 kW
BioFire : Hackgut und Pellets bis 1 MW

Äußere Erscheinungsmerkmale

Der originale Herz Firestar kommt im Herz typischen grau / grünen Design daher. Die Blechabdeckungen sind gerade und nur minimal umgeformt, d.h. es wurde auf "Design Sicken" und der gleichen verzichtet. Alle Firestar haben eine Fronttüre hinter der sich die Türen für Anheizklappe, Füllraum und Brennkammer verbergen. So sieht der Betriebsbereite Ofen eher aus wie ein Kühlschrank :). Die Fronttür kann mit etwas Geschick in zwei Stunden im Anschlag umgebaut werden. Allerdings ist für den Umbau ggf. Spezialwerkzeug nötig (siehe Kapitel umbauten)

Ausstattung (technische Merkmale)

Funktionsprinzip

Alle Firestar sind Holzvergaser mit unterem Abbrand.

Lüfter
Der Lüfter ist ein PWM gesteuerter Motor mit Hall Sensoren. Hersteller ist EBM Papst. Die Bezeichnung des gesamten Lüfters lautet R2E 180 CG 82-16. Der Motor ist vom Typ M2E 068-CF

Luftblende

Luftblende des Herz FS40

Die Luftblenden werden je von einem Belimo LM24 SR TYC 2TP 004 angetrieben. Im wesentlichen ist das ein Modifizierter LM24 SR mit 5nM und 24V Mischspannungsversorgung. Die Stellzeit ist zum Standardtyp LM24A mit 45 Sekunden beschleunigt. Der Stellspannungsbereich ist mit 2 bis 10 V entgegen den typischen 0-10V auch abgeändert. Wie es scheint hat sich hier die Fa. Herz ein Motor "branden" lassen... Die Luftblenden selber bestehen aus je zwei gleichen archimedischen Spiralen, die den Luftstrom freigeben. Stellwinkel ist 90°. Die Blenden sind mit einem 4 Kant angetrieben und werden durch eine Feder satt auf den Luftschacht gedrückt. Die 4-Kant Stange selber ist im Belimo beweglich angeordnet, sodass die Luftblende entfernt werden kann. Durch den Ausschnitt mit der archimedischen Spirale wird eine nahezu lineare Zuordnung von Stellwinkel zur Luftöffnung erreicht.

Füllkammer (FK)
Die Füllkammer ist je nach Modell mit 170 oder 90 Litern angegeben. In die 170 L Füllkammer passen ca. 50 kg trockenes Buchenholz wenn man ordentlich stapelt. Das geht natürlich im kalten Zustand besser, als beim Nachlegen. Die Füllkammer hat seitlich eingehängte Bleche, die das Nachrutschen des Holzes erleichtern. Zur Reinigung können diese ausgehängt werden.

Düsen
In den Brennkammersteinen sind Luftführungen eingearbeitet, die von Zeit zu Zeit mal gereinigt werden sollen.

Brennkammer (BK)

Die Brennkammer besteht aus Feuerfestem Spezialbeton und ist in mehrere Platten und Formstücke geteilt.

Turbulatoren

Für die rauchgasseitige Reinigung sind 6 Federstahlschrauben eingebaut, die über einen Spaltpolmotor mit Getriebe in Dreiergruppen auf und ab bewegt werden. Die Ansteuerung erfolgt zeitgesteuert. Manuell kann die WTR (WärmeTauscher Reinigung) nur per Menü angesteuert werden.

Anheizklappe (AHK)

Das Anfeuern erfolgt per kleiner Klappe in der Mitte des Ofens. Die Klappe wird auch zur Entaschung genutzt. Im Bereich der kälteren Außenteile der Klappe setzt gerne Glanzruß und Teer an, der die Funktion nicht behindert.

STB

Der Sicherheits Temperatur Begrenzer (STB) schaltet Teile der Anlage ab. Die Elektronik bleibt mit Strom versorgt. Ein ansprechen des STB wird mit einer Fehlermeldung angezeigt.

TAS

Die Thermische Ablaufsicherung (TAS) wird normalerweise vom Heizungslieferant (Großhändler oder HB) mitgeliefert und richtet sich nach den örtlichen Vorschriften.

Sensorik

Der Firestar verfügt über eine Reihe von Sensoren für die Steuerung. Zum Teil sind die Sensoren integriert im Ofen, aber auch externe Sensoren können angeschlossen werden.

Interne Sensoren

Oder eben alles was im Inneren des Kessels verbaut ist.

Lambda Sonde: Eine handelsübliche Bosch LSM11 verrichtet die O₂ Messung.

Rauchgas Temperatur Sensor Ein PT100 Fühler in einer Tauchhülse im Abgasstutzen misst die Abgastemperatur. Die Anzeige kann durchaus 30K zu dem Abweichen was der Schorni misst, je nach Rauchrohrführung und Zug.

Drehzalsensor Lüfter: Der Lüfter hat einen Hall Sensor zur Erfassung der Ist Drehzahl

Rücklauf Fühler Ein PT100 Fühler für den Rücklauf (Kessel unten) misst die RL Temperatur für die Anhebung.

Kesseltemperatur Ein PT100 Fühler Kessel oben misst die Temperatur für alle anderen Steuerungsaufgaben

Mikroschalter Türe Wenn der Schalter geöffnet wird, dann wird dem Ofen signalisiert, dass Angefeuert oder Nachgelegt werden soll. Wenn man durch das Guckloch in der Türe von der Verbrennungskammer die beiden Kammern beobachten will muss man leider diesen Schalter abkleben, sonst gibt der Ofen immer volle Gebläsedrehzahl. Nach dem gucken Schalter bitte wieder frei geben !! - Sonst gibt es beim Nachlegen Probleme !

Nährungsschalter WTR Dieser Elektronische Näherungsschalter erfasst die Mittelstellung des WTR Motors.

Extern

Speicher Sensoren: Im Pufferspeicher können zwei Sensoren platziert werden. Die Orientierung (oben/unten) darf nicht vertauscht werden, weil sonst die Steuerung durcheinander kommt.

Umbauten

Türanschlag ändern

Die Türe lässt sich zwar wie im Handbuch beschrieben umbauen, jedoch hatte mein FS40 auf der "neuen" Seite keine Einzugsgewinde im Blech siehe auch Fehlerschwerpunkte.

offen: Türschalter intelligent überbrücken

Zusatzlogik um die Verbrennung beobachten zu können :)

offen: Turbulatoren Abzieher

Vorrichtung zum Abziehen der Turbulatoren, falls mal wieder festgebacken

offen: Nachmessen Belimo Antriebe und Ansteuerung

die "gebrandeten" Antriebe mal prüfen. ob wirklich 2-10V statt 0-10 V Ansteuerspannung kommen. Wie sieht die Spannung am Eingang aus (PWM Rippel ?) Was ist mit der Rückführleitung ? Versorgungsspannung glatt auf 24V?

offen: Nachmessen Hallsensor Lüfter

wievile Hallpulse pro Drehung ?

Fehlerschwerpunkte

und Verbesserungspotenzial aus eigener Erfahrung mit dem FS40 Kessel.

Wärmetauscher Reinigungs Einheit

Die WTR klemmen manchmal, weil der Hub der Turbulatoren knapp ist. Dann bildet sich eine Kruste von etwa 1 bis 2 mm Teer, die blockiert. Die Turbulatoren können dann nur mit dem Brecheisen heraus gewuchtet werden !. Ein Faktor für das Spiel kann eine schlechte Verschweissung der Turbulatoren Aufhängung sein => mehr Spiel, damit weniger Hub ! Etwas Kupferpaste(z.B. die für die Bremssättel) auf dem Gleitweg hilft auch.

Seit ich den Parameter P04(Abgastemperatur Vollast) auf über 200°C angehoben habe, ist die WTR Einheit nicht so oft verklemmt! Ist der Wert unter 200°C klemmt die WTR so alle 200kg Holz fest, trotz korrekt eingestellter Verbrennung...

Elektronik

Die Steuerung liegt etwas "lieblos" offen herum. Eigentlich gehört die Steuerung in ein staubdichtes Gehäuse. Da in der Asche, dem Ruß und dem Dreck halt auch Kohlenstoffpartikel sein können, würde ich den Staub mal als elektrisch leitfähig einstufen :( . Passiert ist bis jetzt nix, aber das gehört nicht so !

Lamdasonde

Wenn bei der Kalibrierung die Sonde nach einigen Minuten von 20,9 "wegläuft", dann ist die vermutlich defekt !
Alte Software Versionen erkennen das nicht unbedingt als Fehler und zeigen eine Kalibrierte Sonde an !
dieser Fehler hat fast 5 Jahre gebraucht, bis er eindeutig gelöst wurde

Softwarestände

Es gibt mehrere Stände der Software; *Liste ?*

Saugzug Ventilator

Der Istwert weicht stark vom Sollwert ab.

Der genaue Sachverhalt dafür ist noch nicht geklärt. Das geschieht bei einem Kaminzug von 20 Pa.

Schraubniete nur einseitig an der Tür verbaut.

Mein Arbeitskollege und Nachbar hat hier mit einer Gewindeniet Einzugszange nachhelfen können. Also erst gucken und ggf noch Material nach besorgen, sonst ist der Ofen auseinander gebaut und man rennt nach Teilen...

Hinterer Revisionsdeckel ist verschraubt

Der Revisionsdeckel (Zierdeckel) für den WTR ist verschraubt ! - Eigentlich gehört hier ein Scharnier dran und zwei Spannriegel, damit man die Klappe auch öffnen kann, denn die Blechschräublein, welche den Deckel halten sind bald ausgeleiert !

Saugzug schlecht zu reinigen

Wenn man das rasselnde Geräusch nach im Saugzug beseitigen will (vor allem nach langer Stillstandzeit), dann muss leider der Ventilator abgeschraubt werden, die Dichtung stirbt dabei recht schnell ! kommt ca. 1 mal im Jahr vor....

Verschleissteile

Diese Teile braucht man während eines FS40 Lebens öfter....

Dichtung Saugzug

geht bei der Reinigung gerne zu Bruch.

Bürsten für WTR

Die sind gern mal abgenutzt (Vor allem wenn man mit der Bohrmaschine bürstet)

Als guter Ersatz für die Standard Bürste hat sich folgende Zusatzausrüstung sehr verdient gemacht;

Aus dem Landwarenladen :

• Schubstange 100cm Länge für Heizkesselbürste starr M12 mit Holzgriff Kesselstab (11,70 EUR) - Holzgriff ab und rein in die Bohrmaschine !
• LONG LIFE HEIZKESSELBÜRSTE EDELSTAHL Gr. 40 mm V2A Neu (7,90 EUR)

Steuerungen

Grundsätzliche Aufgabe ist es den Verbrennungsvorgang zu regeln, und den Ofen vor Beschädigung zu schützen. Ggf. sind auch weitere Aufgaben durch die Steuerung möglich.

Für den Firestar sind zwei Steuerungen verfügbar.

Biocontrol

Die Biocontrol hat neben der Kesselsteuerung (Verbrennung, Reinigung und RLA) auch noch weitere Funktionen z.B. für die Brauchwasser Schaltung.

Lambda Control

Steuerung des Herz FS40

Diese Steuerung ist die einfachste der Steuerungen, die regelt nur den Kessel selber. Alle anderen Aufgaben müssen von anderen Heizungskomponenten übernommen werden. Diese Steuerung hat auch keine Eingänge für Energieanforderung oder einen "Schüralarm". Der Einzige Ausgang ist ein "Summen" Fehler Alarm. Mit Einsatz dieser Steuerung ist ein abbrennen in den (genügend großen) Puffer die beste Alternative. Das Bild rechts zeigt die etwas "lieblos" offene Platine auf einem eher instabilen Blech. Eine Staubdichte Verpackung wäre hier wünschenswert gewesen. Das Risiko besteht für den Microcontroller, und die Analogelektrik darin, dass sich Staub (der in dem speziellen Fall auch aus Kohlepartikeln bestehen kann) mit Feuchtigkeit zu einer unkontrolliert leitenden Oberflächenbeschichtung für elektronische Bauteile wird => Fehlfunktion. Diese ist zwar noch nicht aufgetreten, jedoch wird die fehlende Abdeckung auch von den Service Leuten von Herz bemängelt...

Regelungstechnisches Blockschaltbild

Blockschaltbild FS40

Die Regelung ist nicht mit einer elektronischen Platine, sondern mit zwei Leiterplatten gemacht, das bedeutet, dass sich zumindest einige Funktionen über mehrere Subsystem bewegen. Das ist nicht gerade "geradlining" und wohl Ergebnis eines radikalen Sparkurs.

Die WT Reinigung ist über zwei Steuerungen hinweg geregelt.

Die HZS631 übernimmt die RLA und Lambda Regelung

Die HZS621 überwacht die Tür, und die Ventilatorsteuerung.

Hinweis: Meine Schaltungssymbole für gSCHEM sind grundsätzlich in englisch ausgeführt !

Kommunikation zwischen HZS621 und HZS631

Die beiden Steuerungen kommunizieren jeweils mit einer CAN-Botschaft miteinander. Das jeweils erste Byte einer CAN Botschaft bildet die Nummer des Datenrahmens ab.

	CAN ID	CAN Byte
		0	1	2	3	4	5	6	7
		Frame ID
	von HZS 621ID=0x7E	1	0x00	0x00	0x00	0x00	0x00	0x00	0x00
		2	0x03	LB T_FLOW	HB_T_FLOW	LB_T_GAS	HB_T_GAS	FAN_SPEED_SET	FAN_SPEED_MEASSURED
		3	0x01=Pumpe 0x02=RLA_kalt 0x04=RLA WARM 0x08=??0x10=LambdaHeizung	SEC_SHUTTER	ERROR STATE	CONTROLLER STATUS	0x10=HEC_CLEAN	PRI_SHUTTER	0x01
		4	? FRAME every 1000ms
	Von HZS 631ID=0x7D	1	LB_T_BUFF_BOT	HB_T_BUFF_BOT	LB_T_BUFF_TOP	HB_T_BUFF_TOP	LB_T_RETURN	HV_T_RETURN	??
		2	0x48	0xF4	O2	0x00	PRI_SHUTTER	SEC_SHUTTER	??
		3	0x01=Pumpe0x02=RLA_kalt0x04=RLA WARM0x08=??0x10=LambdaHeizung	0x00	0x00	0x00	0x00	0x00	0x00
		4

Einstellbare Paramter

Auch wenn die Lambda Control eine sehr einfache Steuerung ist, ein paar Werte kann man dennoch einstellen. Es gibt folgende Passwortebenen:

Ebene 0 Betrieb (Kein Passwort) wenig sichtbare Werte, sehr einfach
Ebene 1 Operator ([x] - [x] - [x]) Ein paar mehr Werte änderbar. Alle Werte sichtbar.
Ebene 2 Advanced ([k.o.m.m.s.t] - [i.t] - [r.e.i.n.!]) Schon fast alles änderbar, alle Werte sichtbar
Ebene 3 Superuser ([k.e.i.n] - [z.u.t.r.i.t.t] - [!] ) Vollgas Setup möglich! :)

ihr kommt schon drauf wie das mit dem Passwort geht :) ich musste versprechen, dass ich die Nummern nicht nenne.....

Übersicht der Statusmeldungen Abhängig von der Ebene

	Bedeutung	Ebene 0 Betrieb	Ebene 1 Operator	Ebene 2 Advanced	Ebene 3 Superuser
S01	Kessel Temperatur	ja
S02	Rücklauftemperatur	ja
S03	Puffer oben Temperatur	ja
S04	Puffer unten Temperatur	ja
S05	Abgastemperatur	ja
S06	Saugzug soll	Nein	ja
S07	Saugzug ist	Nein	ja
S08	O2 ist	Nein	ja
S09	Lamdaheizung	Nein	ja
S10	Primärluftklappe Sollwert	Nein	ja
S11	Sekundärluftklappe Sollwert	Nein	ja
S12	Rücklaufpumpe	ja
S13	Rücklauf Mischer auf	ja
S14	Rücklaufmischer zu	ja
S15	Wärmetauscherreinigung	Nein	ja
S16	Sensor Wärmetauscher Reinigung	Nein	ja
S17	Summenstörung	ja
S18	HZS 621 Hardwarestand	Nein	ja
S19	HZS 621 Softwarestand	Nein	ja
S20	HZS631 Hardwarestand	Nein	ja
S21	HZS 631 Softwarestand	Nein	ja
..

Parameter Einstellungen in Abhängikeit der Ebene

	Bedeutung	Standardwert	Werte Bereich	Einheit	In Mode	Ebene 0 Betrieb	Ebene 1 Operator	Ebene 2 Advanced	Ebene 3 Superuser
P01	Codeeingabe			[-]	alle	ja
P02	Kessel Max (Regelende)			°C	alle	ja
P03	Kessel Soll (Regelbeginn)			°C	alle	ja
P04	Abgas Nennlast			°C	alle	nein		ja
P05	Abgas Teillast			°C	alle	nein		ja
P06	Anheiz Abgas Min			°C	alle	nein	ja
P07	Max Neuanlaufzeit			min	alle	nein	ja
P08	Primärluftklappe Min			%	alle	nein		ja
P09	O2 Sollwert			%	alle	nein		ja
P10	Pufferdifferenz			°C	alle	nein		ja
P11	Restwäremnutzung			°C	alle	nein		ja
P12	RL-Soll			°C	alle	nein		ja
P13	Mischerlaufzeit			°C	alle	nein		ja
P14	KP Wert			[-]	alle	nein		ja
P15	KD Wert			[-]	alle	nein		ja
P16	TTotzeit			sec	alle	nein		ja
P17	RESET (Standardwerte)			[-]	1	nein		ja
P18	Kesseltyp			[-]	1	nein			ja
P19	Zusatzplatine			[-]	1	nein			ja
P20	Lamda Kalibrierung starten			[-]	1	nein			ja
P21	Display Kontrast				alle	ja
P22	Pulszahl des Saugzggebläse	11	0,1,6,11,12		alle	nein			ja

Betrieb

Brenndauer

Die Brenndauer kann mit ca. 1 Stunde pro 10 kg Holzmasse angegeben werden. Dabei ist egal, ob es sich um Buchen oder Fichtenholz handelt. Lediglich der Füllfaktor (Buche/Holz) entscheidet am Ende über die Füllmenge Holz, die in den Ofen passt.

Brennstoffe

Zugelassen ist nur naturbelassenes Scheitholz. Weichholz brennt etwas besser an. Stark harz- und säurehaltige Hölzer z.B. Eiche oder Obstbäume sind nicht so gut geeignet. Zumindest sollte ein gutes Glutbett für solche Hölzer vorhanden sein.

Messungen

Wenn der BSM kommt um den Ofen zu messen, sollte man folgende Dinge gründlich beachten:

• Am Vortag schon mal ein Feuer machen, und den Ofen nicht übermäßig reinigen, denn das wirbelt ggf. nur noch mehr Staub auf !
• Anheizen ca 2 Stunden vorher mit ca 25 kg Holzmasse => ergibt ein sattes Glutbett.
• 15 bis 20 kg Holz (lang!) unter beisein des BSM auflegen. (Vorsichtig die Ofentüre öffnen !) Keine Angst, bis der BSM seine Messung aufgebaut und kalibriert hat, ist der Ofen dann auch so weit ...
• -- Darauf achten, dass das Glutbett breit und tief (satt) verteilt ist !
• -- Die Hölzer satt und dicht (!) einstapeln. Keine Luftlöcher lassen !
• Kaminkehrerstellung (Mode 8) einschalten, damit die Rauchgasreinigung nicht die Staubmessung ruiniert.
• warten bis die Primär und Sekundärklappen im Regelbereich sind (zwischen 50 und 70%) ! Typischerweise ca 15 Minuten nach dem Nachlegen der Fall !
• hoffen, dass in den 15 Minuten der Messung kein Hohlbrand entsteht :)

Entaschung/Reinigung

Die Anleitung im Handbuch ist praxisgerecht. Nach ca. 300-400 kg Holzmenge ist der Ofen so mit Asche und Flugasche zu, dass er gereinigt werden sollte. Die Asche aus dem Füllraum kann man durch ein Sieb schütten, um Holzkohle zu "ernten". Nach der Entaschung brennt der Ofen etwas schlechter an. Die Rauchgaszug Reingungs Spiralen sollten auch herausgenommen werden und mit einer Bürste die Züge gekehrt werden. Tut man das nicht, können die Steckenbleiben. Ist das passiert hilft leider nur das hebeisen und viel Kraft um die Spiralen auszuziehen (nicht hebeln !) Die Rauchzüge können elegant mit einer Bohrmaschine und der 1m Verlängerung maschinell gebürstet werden.... Die Flugasche aus dem Brennraum vorsichtig auskehren - das Zeug ist sehr fein ! Die seitlichen Bleche im Füllraum bedürfen keiner Reinigung...

Rücklauftemperaturanhebung (RLA)

Werksseitig sind keine Pumpen oder Mischer geliefert. Herz schreibt vor dass eine RLA eingebaut werden muss. Der Einsatz eines mechanischen Reglers (z.B. Thermovar) ist weder sinnvoll noch zulässig(aus Sicht Herz). Die RLA Temperatur wird von der Steuerung geregelt, daher sind mechanische Abmischungen kontraproduktiv! Mit den Temperaturwerten kann man etwas spielen um sich optimal in die Anlage einzupassen.

Auf die Restwärme (P11) muss ein Auge geworfen werden. Ist der Wert zu niedrig (in Abstimmung mit der RLA Temperatur) versucht die RLA Anhebung anzuheben, während der Puffer leer gezogen wird.....