LambdaCheck®

Modul zur Messung und Regelung von Lambda und Restsauerstoff



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 Messgeräten möglich.

Die Anschaffung dieser Geräte lohnte sich bisher nur für entsprechende Berufsgruppen, die diese täglich im Einsatz haben.

Lösungsansatz

Wünschenswert wäre ein Modul, das permanent den Restsauerstoffgehalt (optimal ist ein Wert zwischen 5..8%) des Abgases misst und anzeigt.

Damit ergibt sich ein objektives Bewertungskriterium, das eine Aussage über die Ausnutzung des eingesetzten Brennstoffes ermöglicht. Ferner wäre ein Ausgang für eine Steuerspannung zur Auswertung des Messsignales in einer eventuell vorhanden Steuerung sinnvoll. Denkbar wäre 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 Diskussionsbeiträge bezüglich dieser Lösungsmöglichkeit erstellt.

Entscheidend für den Einsatz dieser Technik ist der Preis. Das komplette Modul inkl. Sonde sollte nicht mehr kosten als die Anschaffung einer Ersatzsonde für handelsübliche lambdageregelte Heizsysteme.

Realisierung

LambdaCheck®

Der LambdaCheck® ist ein elektronisches Messgerät zur Bestimmung des Sauerstoffgehaltes in Abgasen von feuerungstechnischen Anlagen sowie von Kraftfahrzeugen. Als Meßsonde dient eine Breitbandsonde des Typs LSU4 von Bosch. Diese Sonde zeichnet sich durch hohe Präzision in sauerstoffreichen Medien aus.


Technische Daten:

  • Stromversorgung: 12..15Volt ca. 1.5A (Anheizstrom), ca. 0,8A (Betrieb)
  • Leistungsaufnahme: ca. 10Watt.
  • Beleuchtetes Display 2zeilig 16Zeichen
  • Breitbandsonde LSU4
  • Sondentemperaturregelung für stabile Messwerte bei jedem Betrieb (auch im kalten Abgas)
  • Ausgang: 0..10V/0..20mA schaltbar für 0..21% Sauerstoff
  • Autokalibrierfunktion zur Überprüfung und Justierung der Sonde
  • Anzeige des Sauerstoffgehaltes in % sowie Lambda
  • Messbereich 0..21% Sauerstoff (mager) bzw. Lambda 0..1 (fett)
  • Sonderversion für Lambdawerte ab 0.4 für Industrieanwendungen im Einsatz
  • Sonderversion für BHKW zur Regelung des Gas/Luftventils geeignet. Einstellbares Lambda-Soll von z.B. 0,9..1,15; Ausgabewert 0..10V, 0..20mA.

Energie-Einsparpotential

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.

Beispiel 1

In einem Holzvergaser werden folgende Werte gemessen:

  • Abgastemperatur: 200° C
  • Restsauerstoffwert: 15%

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

Daraus ergibt sich ein Abgasverlust von ca. 22%.

Beispiel 2: mit Lambdaregelung

In dem selben Holzvergaser werden mit LambdaCheck® folgende Werte gemessen:

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

Dieses sind stabile Werte und variieren nicht mehr 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.