Hinweis:
Bei den weiteren Ausführungen wird vorausgesetzt, dass Ihnen die TR OL-2006 vorliegen.

Beim ausfüllen des Arbeitsblattes Nr. 2 sind unter dem Ordnungspunkt 4. zunächst die entsprechenden Markierungen anzubringen.

Um also für die weiteren Berechnungen ausreichende Sicherheit zu haben, entnehmen Sie den Planungsunterlagen bitte, ob es sich bei der Zuggestaltung um vorwiegend liegende oder stehende Züge, um leichte, mittelschwere oder schwere Bauart handelt, und ob sich zwischen dem Heizgaszug und der Verkleidung ein Luftspalt befindet, dieser offen oder geschlossen ist und, sofern vorhanden, welcher lichter Abstand vorhanden ist.

Den technischen Unterlagen des Herstellers entnehmen Sie dann bitte weiterhin die Heizgastemperatur am Stutzen des Heizeinsatzes, den Abgasmassenstrom in g/s und den erforderlichen Förderdruck für den Heizeinsatz.

Nun folgt zunächst die Auslegung nach dem „Diagrammverfahren“.

Dieses Verfahren ist nahezu identisch mit der Auslegung nach den bisherigen Fachregeln.

Wie aus der Projektplanung zu entnehmen, handelt es sich bei einem angenommenen Rechenbeispiel vorwiegend um liegende Heizgaszüge. Das entspricht dem Zugsystem 1 (Abbildung auf der Seite 181 der TR OL). Zu beachten ist, dass für jedes Zugsystem unterschiedliche Auslegungsdiagramme gelten.

Zunächst sind die maximale Länge und der optimale Querschnitt für den keramischen Heizgaszug festzulegen. Dafür ist das Diagramm 15.1 auf der Seite 182/240 der TR OL zu verwenden.

Nun wird am unteren Randmaßstab die vom Hersteller angegebene Stutzentemperatur des Einsatzes markiert und von hier aus bis zur Kennlinie des Abgasmassenstroms hochgefahren. Vom Schnittpunkt der Linien ausgehend kann dann am linken Randmaßstab die maximale Zuglänge abgelesen werden.

Die Länge des so ermittelten Heizgaszuges nach TR OL 15.2 Seite 179 darf um bis zu 20 % verlängert werden, wenn luftkammerseitig eine geeignete Wärmedämmung von mindestens 4 cm Dicke vorhanden ist.

Der spezifische Zugquerschnitt ist nach Diagramm 15.3 TR OL (Seite 184/242) leicht abzulesen. Durch Multiplikation mit dem Wert des Abgasmassenstroms ergibt sich dann der lichte Zugquerschnitt in cm².

Nun ist es dem KL-Meister überlassen, das geeignete Seitenverhältnis zu wählen, ohne jedoch die nach den TR OL vorgegebenen Grenzwerte von maximal 1:2 zu überschreiten. (TR OL 4.10.1 Seite 53)

Bei der Gestaltung der Züge ist darauf zu achten, dass die Anzahl der Heizgasumlenkungen in der Summe nicht den Wert von 1170° (= Winkelgrade) übersteigt. (Bildunterschrift zu Bild 15.3 Seite 181 und im Text 15.2 = maximal 13 Umlenkungen von je 90° Seite 179) Der größte vom Unterdruck im Schornstein zu überwindende Strömungswiderstand liegt in diesen Umlenkungen.

Die Festlegung der Länge des Heizgaszuges erfolgt nicht unter dem Gesichtspunkt des Strömungswiderstandes, sondern die Größe der Entwärmungsfläche (Heizfläche) ist hier von ausschlaggebender Bedeutung. Wird die nach den Diagrammen ermittelte Zuglänge nicht eingehalten, sondern aus konstruktiven Gründen verlängert, vergrößert sich zwangsweise auch die Entwärmungsfläche. Das Ergebnis ist dann eine möglicherweise zu geringe durchschnittliche Abgastemperatur am Schornsteinanschluss.

Sollten aus konstruktiven Gründen ein Heizgaszug mit mehr Winkelgraden in den Umlenkungen, oder mit veränderter Zuglänge erstellen werden, kann der rechnerische Nachweis nicht mit dem Diagrammverfahren, sondern nur nach dem alternativem vereinfachten Berechnungsverfahren erbracht werden. Dazu aber später mehr.

Nun muss der maximale Förderdruck nach Diagramm 15.2 TR OL ermittelt werden. So ist der erforderliche Förderdruck für den Heizeinsatz vom Hersteller anzugeben und im Arbeitsblatt einzutragen.

Der zusätzliche Förderdruck, der sich aufgrund der Konstruktion des keramischen Heizgaszuges ergibt, ist separat zu ermitteln. Hierzu ist das Diagramm 15.2 auf der Seite 183/241 der TR OL zu verwenden.

Der abgelesene Förderdruck für die keramischen Heizgaszüge und der Wert der vom Hersteller des Heizeinsatzes angegebene notwendige Förderdruck gesamt ist Bestandteil des Wertetripels.

Nun verbleibt nur noch, die Größe des erforderlichen Bypasses nach Tabelle 15.1 der TR OL (Seite 188) zu ermitteln.

Diese Werte sollen zur Abstimmung der einzelnen Komponenten der Feuerungsanlage, bestehend aus Feuerstelle, Verbindungsstück und Schornstein dienen, deren Berechnung nach DIN EN 13384 (früher 4705) zu erfolgen hat.

Wenn von der Zuggestaltung nach dem „Diagrammverfahren“ abgewichen werden soll, bietet die TR OL ein alternatives Berechnungsverfahren.

Ziel einer solchen Berechnung ist es, die Proportionen des Heizgaszuges nach Länge, Querschnitt, Strömungswiderstand und Entwärmung der Heizgase aufeinander abzustimmen und den Wirkungsgrad der Anlage zu optimieren.

So ist zunächst das Verhältnis zwischen der gesamten Oberfläche des Heizgaszuges und der wärmeabgebenden Fläche mit 50 %, 50 bis 30 % oder kleiner 30 % anzugeben.

Zur weiteren Berechnung ist als „Basiswert“ der Dimensionierungsfaktor nach dem Diagramm TR OL 15.7 Seite 191/246 festzustellen. Bei diesem Wert handelt es sich zunächst um einen allgemeingültigen Wert, welcher die Besonderheiten des Temperaturabflusses zur Oberfläche der Verkleidung noch nicht berücksichtigt. Die Gestaltung der Verkleidung, der mögliche Abstand zum Zug selbst und eine eventuelle Belüftung dieser Abstandsfläche hat Einfluss auf den Grad der Entwärmung des innerhalb des Zuges strömenden Heizgases. Aus dem Grunde bedarf der Dimensionsfaktor noch einer Korrektur, damit die unterschiedlichen Bauweisen auch bei der Dimensionierung des Heizgasweges Berücksichtigung finden können. Die Korrektur des Dimensionsfaktors wird nach TR OL 15.3.3.2 Seite 192 vorgenommen. Der Wert selbst ist der Tabelle 15.2 zu entnehmen.

Nun erst kann die maximale und die minimale Zuglänge errechnet werden. Die Formeln sind nahezu identisch und unterscheiden sich lediglich im festen Faktor „2,9“ für die minimale Zuglänge und im festen Faktor von „7,3“ für die maximale Zuglänge. Der jeweilige Faktor wird durch den zuvor ermittelten korrigierten Dimensionierungsfaktor dividiert, das Ergebnis mit dem Wurzelwert aus der Stutzentemperatur multipliziert und das Ergebnis nochmals mit dem Abgasmassenstrom multipliziert. Die Ergebnisse sind dann im Arbeitsblatt einzutragen.

Nach TR OL 15.3.3.5 ist dann in den vorgegebenen Grenzen von minimaler bis maximaler Zuglänge eine tatsächliche Zuglänge zu wählen oder festzulegen.

Um ausreichende Entwärmung der Heizgase zu erreichen, ist eine entsprechende Zugoberfläche erforderlich. Das heißt, dass bei geringen Zuglängen der lichte Zugquerschnitt größer und mit zunehmender Zuglänge der lichte Querschnitt entsprechend kleiner wird.

Hinweis: Der Abgasmassenstrom, also das Heizgasvolumen bleibt ungeachtet des Zugquerschnitts konstant. Mit kleineren Zugquerschnitten steigt zwangsläufig auch die Strömungsgeschwindigkeit und damit auch überproportional zur Geschwindigkeit der Strömungswiderstand im Heizgaszug. Nur zu schnell könnte der Zustand erreicht sein, bei dem der Unterdruck im Schornstein den notwendigen Förderdruck der Feuerungsanlage nicht mehr übersteigt und dadurch die sichere Abfuhr der Abgase ins Freie nicht mehr gewährleistet ist.

Die Zuglänge ist daher mit Bedacht zu wählen. Möglicherweise sind mehrere Alternativberechnungen erforderlich und die Planung des Heizgaszuges auf die sich ergebenden Möglichkeiten abzustimmen.

Bei der Ermittlung des mittleren Zugquerschnitts nach TR OL 15.3.3.6 Seite 194 sind die festgelegte tatsächliche Zuglänge mit dem korrigierten Dimensionsfaktor zu multiplizieren.

Die Ermittlung des Bypasses erfolgt nach TR OL 15.3.3.8 Seite 195. Seine Dimensionierung ergibt sich aus der Multiplikation des mittleren Zugquerschnitts in cm² mit dem Wert 0,07.

Nun erfolgt die Berechnung des erforderlichen Förderdrucks für die Heizgaszüge nach TR OL 15.3.4 Seite 195.

Zunächst ist der Strömungswiderstand, der Druckverlust im geraden Zugkanal nach Diagramm 15,8 auf der Seite 196/247 zu ermitteln. Der abgelesene Wert benennt den Strömungswiderstand für 1 m in Pa, der dann mit der gewählten Zuglänge zu multiplizieren ist.

Die einzelnen Zugumlenkungen sind in Abhängigkeit ihrer strömungstechnisch ausgebildeten Formgebung nach TR OL Diagramm 15.10 Seite 198/249 zu bewerten. Dabei ist für die Ermittlung des Strömungswiderstands vom lichten Kanalquerschnitt und dem Abgasmassenstrom des Heizeinsatzes auszugehen.

Nun ist noch der notwendige Förderdruck für das Heizgasrohr 1 zu ermitteln. Das geschieht nach dem Diagramm 7.3 der TR OL Seite 99/257.

Die Ermittlung der Schornsteineintrittstemperatur erfolgt nach TR OL 15.3.5 in Abhängigkeit von Abgasmassenstrom und Zugeintrittstemperatur sowie von Länge, Querschnitt und Bauweise der Heizgaszüge.

Auf dem Wege durch die Heizgaszüge entwärmen sich die Heizgase im Verhältnis zur Zugoberfläche. Je größer die Zugoberfläche je geringer die Schornsteineintrittstemperatur. Auch unter diesem Gesichtspunkt sind die vorgesehene Länge und der lichte Querschnitt des Heizgaszuges mit Bedacht zu wählen! Am unteren Randmaßstab ist die Zuglänge in Meter und am rechten Randmaßstab der lichte Zugquerschnitt in cm² aufgetragen.

Am linken Randmaßstab ist bei dieser Konstellation der gesuchte spezifische Faktor abzulesen.

Wenn dieser Faktor durch den Abgasmassenstrom in g/s dividiert und das Ergebnis mit der gewählten Kanallänge in m multipliziert wird, ergibt sich der Wert für die Abkühlung der Heizgase im Kanal in °K. Dieser Wert ist nun von der Stutzentemperatur des Heizeinsatzes in Abzug zu bringen. Der verbleibende Wert ist als mittlerer Wert für die Schornsteineintrittstemperatur anzunehmen.

Somit sind nun die Werte für das Wertetripel festgestellt.

Die Arbeitsblätter für diesen Rechenweg stehen hier zum kostenlosen Download zur Verfügung. [81 KB]

Die Zeichnungen und Formblätter zu diesen Beispielrechnungen können im Rahmen dieser Darstellung nicht mitgeliefert werden. Die Ladezeiten für diese großen Grafiken wären zu lang und es würde trotzdem nicht der erforderliche Überblick gegeben werden können.

Eine von mir verfasste kleine Broschüre mit dem Titel „Beispielrechnung zu den Ausführungen der Technischen Regeln OL-2006“ enthält auch diese Musterberechnungen einschließlich sämtlicher Datenblätter und kann bei mir bestellt werden.

Dass diese Berechnungen sehr zeitaufwendig sind, können Sie sicherlich nachvollziehen. Einfacher und sehr viel schnellter geht es mit kleinen Rechenprogramm, das vom Handwerksmeister für den Handwerksmeister geschaffen worden ist.