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Lambdacheck

Dokumente Lambdacheck

Bedienungsanleitung Lambdacheck Stand 05/2010
Datenblatt der Lambdasonde

Der Lambdacheck

Die Problemstellung

Holzheizungen brennen abhängig von der Heizgastemperatur, Brennstoffqualität und Schornsteinzug immer mit unterschiedlichen Wirkungsgraden ab. Dabei wird jedesmal mehr oder weniger kostbare Energie ungenutzt an die Umwelt abgegeben. Ferner kann der Schadstoffausstoss bei Luftmangel bzgl. des CO-Gehaltes sehr hoch sein. Eine objektive Bewertung des Abbrandvorganges und die damit verbundene optimale Einstellung der Luftzufuhr war bisher nur mit grossem technischen Aufwand und kostenintensiven Messgeraeten möglich. Die Anschaffung dieser Geraete lohnte sich bisher nur für entsprechende Berufsgruppen, die diese taeglich im Einsatz haben.

Der Lösungsansatz

Wuenschenswert waere ein Modul, das permanent den Restsauerstoffgehalt (optimal ist ein Wert zw. 5..8%) des Abgases misst und anzeigt. Damit ergibt sich ein objektives Bewertungskriterium, das eine Aussage über die Ausnutzung des eingesetzten Brennstoffes ermoeglicht. Ferner waere ein Ausgang für eine Steuerspannung zur Auswertung des Messsignales in einer evtl. vorhanden Steuerung sinnvoll. Denkbar waere auch der direkte Anschluss eines Luftklappenstellmotors an das Modul, sodass die zugeführte Luftmenge immer optimal an den jeweiligen Abbrandvorgang angepasst bleibt. In den Holzvergaserforen wurden schon sehr viele Diskussionsbeitraege bzgl. dieser Loesungsmoeglichkeit erstellt. Entscheidend fuer den Einsatz dieser Technik ist der Preis. Das kpl. Modul inkl. Sonde sollte nicht mehr kosten als die Anschaffung einer Ersatzsonde für handelsuebliche lambdageregelte Heizsysteme.

Die Realisierung

Wuenschenswert waere ein Modul, das permanent den Restsauerstoffgehalt (optimal ist ein Wert zw. 5..8%) des Abgases misst und anzeigt. Damit ergibt sich ein objektives Bewertungskriterium, das eine Aussage über die Ausnutzung des eingesetzten Brennstoffes ermoeglicht. Ferner waere ein Ausgang für eine Steuerspannung zur Auswertung des Messsignales in einer evtl. vorhanden Steuerung sinnvoll. Denkbar waere auch der direkte Anschluss eines Luftklappenstellmotors an das Modul, sodass die zugeführte Luftmenge immer optimal an den jeweiligen Abbrandvorgang angepasst bleibt. In den Holzvergaserforen wurden schon sehr viele Diskussionsbeitraege bzgl. dieser Loesungsmoeglichkeit erstellt. Entscheidend fuer den Einsatz dieser Technik ist der Preis. Das kpl. Modul inkl. Sonde sollte nicht mehr kosten als die Anschaffung einer Ersatzsonde für handelsuebliche lambdageregelte Heizsysteme.

Das Energieeinsparpotential

Jeder, der einen Heizkessel betreibt, kennt die jährliche Messung durch den Schornsteinfeger: Es wird folgendes gemessen:

  • Abgastemperatur
  • Restsauerstoffgehalt des Abgases.

Aus diesen Werten lässt sich der "feuerungstechnische" Wirkungsgrad respektive Abgasverlust berechnen. Dabei gilt: je höher die Abgastemperatur und je höher der Restsauerstoffwert sind, desto höher die Verluste.

Beispiel1:

In einem Holzvergaser werden folgende Werte gemessen:

  • Abgastemperatur: 200Grad
  • Restsauerstoffwert: 15%

Dieses sind typische Werte und diese variieren sehr stark während des Abbrandes.

Daraus ergibt sich ein Abgasverlust von: ca.22%.

Beispiel2: mit Lambdaregelung

In dem selben Holzvergaser werden mit Lambdacheck folgende Werte gemessen:

  • Abgastemperatur: 200Grad (hier unverändert, eher etwas niedriger)
  • Restsauerstoffwert: 6%

Dieses sind stabile Werte und variieren nichtmehr während des Abbrandes. Daraus ergibt sich ein Abgasverlust von: ca.9%.

Dieses ist ein Einsparpotential während des Abbrandes von ca. 13%. Hinzu kommt noch die jetzt fast vollständig verwertbare Restglut, da die Luftzufuhr fast ganz geschlossen ist. Neu: Der Abgasverlust wird mit der Option "Temperaturmessung mit PT1000" im Display angezeigt.

Die Funktionsweise

Grobe Funktionsweise der Messung mit Lambdasonde(Sprungsonde)

Eine Lambdasonde erzeugt eine Messspannung abhängig von dem Sauerstoffgehalt des Abgases(Messmedium). Diese Spannung beruht darauf, dass ein festes Elektrolyt(Zirkonelement) innerhalb der Sonde als Trennwand zwischen dem Abgas und der Raumluft angeordnet ist. Die Sondenheizung bringt dieses Elektrolyt auf eine Temperatur von ca. 500Grad Celsius. Bei dieser Temperatur wird das Elektrolyt elektrisch leitend. Der sogenannte partielle Sauerstoffdruck an der "Frischluftseite" der Trennwand veranlasst die Sauerstoffmoleküle dazu, in Richtung sauerstoffärmeres Gas zu wandern. Dabei kann der Sauerstoff nur ionisiert durch das Elektrolyt wandern und gibt dabei Elektronen an das leitende Elektrolyt ab. Diese sogenannte Ionenwanderung verursacht ein sprunghaften Anstieg der Sondenspannung.

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FAQ

1.Muss der Lambdacheck bei längeren Heizpausen eingeschaltet bleiben? Das Modul kann beliebig oft ein- bzw. ausgeschaltet werden. Häufiges Einschalten bedeutet zwar für die Sonde thermischen Stress, jedoch wird dieser durch die intelligente Heizstromregelung minimiert. Ferner sind die Sonden für den Einsatz in KFZ ausgelegt, bei denen ja viele Starts pro Tag über Jahre üblich sind.

Unsere Empfehlung: Ist abzusehen, dass am selben oder an dem darauffolgenden Tag ein neues Anheizen ansteht, bleibt das Modul eingeschaltet. Bei längeren Pausen wird abgeschaltet. Längere Betriebszeiten OHNE Abgase ermöglichen der Sonde, eingetragenen Ruß und Kohlenwasserstoffe auszudampfen.

2.Wann muss der Lambdacheck bzw. die Sonde neu kalibriert werden? Das Modul mit Sonde wird bereits kalibriert ausgeliefert. Eine Überprüfung kann einfach erfolgen, indem die Sonde an frischer Luft(20.9% O2) betrieben wird. Das Display sollte einen Wert zwischen 20,5% und 21% anzeigen. Sollte der Wert darunter liegen, so wird das Modul zunächst so lange weiter in Betrieb gehalten, bis die Lambdasonde keinerlei Ruß-Geruch mehr hat (Anzeichen von Kohlenstoffablagerungen). Alle uns bekannten Fälle zeigten bereits nach wenigen Stunden wieder den richtigen Wert von ca.20,9%. Die Sonde kann unbeschadet beliebig oft kalibriert werden, jedoch sollte die Sonde dabei absolut frei von Ruß sein. Wird eine Kalibrierung mit verschmutzter Sonde vorgenommen, wird ein falscher Wert bei den späteren Messungen zugrunde gelegt. Dieses beeinträchtigt die Genauigkeit der Messungen. Längere Betriebszeiten OHNE Abgase ermöglichen der Sonde, eingetragenen Ruß und Kohlenwasserstoffe auszudampfen.

Unsere Empfehlung: Bei Verdacht einer ungenauen Messung zunächst die Sonde ausbauen und 24Std in Betrieb halten. Ist dann noch eine Abweichung zu sehen, kann neu kalibriert werden.

3.Darf die Leitung der Lambdasonde verlängert werden? Das fünfadrige Kabel der Sonde kann verlängert werden. Eine maximale Länge kann nicht angegeben werden. Getestet wurde bisher eine Verlängerung um 2 Meter.

Unsere Empfehlung: Verlängern Sie die Leitung mit Litze (mindestens 0,5mm²) für Ihre Belange. Dann kann entschieden werden, ob neu kalibriert werden muss (Frage2). Bei sehr instabilen Messwerten kann die Leitung zu lang sein und es kann ein abgeschirmtes Kabel probiert werden.

4.Welcher Belimo eignet sich für den LambdaCheck?

Es eignen sich alle Antriebe von Belimo, die einen stetigen 0..10V-Eingang haben. Es sollte im Typennamen das "SR" stehen. Beispiele: LM230ASR : Belimo mit 230V-Versorgung, stetig regelnd. LMC24-SR : Belimo mit 24V-Versorgung, stetig regelnd, braucht zusätzlich 24V-Versorgung, dafür günstiger. Es eignen sich natürlich auch Antriebe anderer Hersteller, wenn sie 0..10V verarbeiten können.

Texte und Bilder mit freundlicher Genehmigung von www.lambdacheck.de

--kaninchen ATMOSBOARD 13:54, 13. Feb. 2013 (CET)