Laatst bijgewerkt op 20 juni 2022 door Energiebesparen
De piëzo-ontsteker is tegenwoordig een integraal onderdeel van het dagelijks leven geworden. Vooral bij kachels is deze ontsteker een fundamenteel element, zonder welke verwarming onmogelijk zou zijn. Maar niet alleen kachels, maar ook aanstekers, gasgrills, verwarmingspaddenstoelen of gasfornuizen maken deze ontsteker tot een gebruik. Kortom, dit onderdeel is een ontsteker die verantwoordelijk is voor het ontsteken van vlammen.
Hoe werkt een piëzo-ontsteker en hoe is het in principe opgebouwd?
Een piëzo-ontsteker bestaat in principe uit een veer, een drukknop, een plunjer en een piëzo-element. Om uit deze componenten een ontsteker te kunnen maken, waren de experimenten met torenkristallen van de broers Jacques en Pierre Curie uit 1980 baanbrekend. In de loop van hun experimenten hebben ze ontdekt dat elektrische ladingen worden gegenereerd op het oppervlak van de torenkristallen als gevolg van mechanische vervorming. Hoeveel elektrische lading wordt gegenereerd, hangt evenredig af van de uitgeoefende kracht. Dit werkingsprincipe werd bekend onder de term piëzo-effect en vertegenwoordigt het basismechanisme van het piëzo-element.
Het piëzo-element is een component die bestaat uit kristallen of piëzo-elektrische keramiek, zoals lood-magnesium niobaten of lood-zirkonaattitanaat. Elektroden worden vervolgens aan deze piëzo-elektrische materialen bevestigd. Bijgevolg is het piëzo-element in staat om een elektrische spanning, de zogenaamde piëzo-elektrische spanning, te produceren door een mechanische kracht. Dit proces komt overeen met het werkingsprincipe van het piëzo-effect.
Deze bevindingen en componenten vormen de basis voor een functionele piëzo-ontsteker, die in zijn beginsituatie is uitgerust met een gespannen veer. Als nu de drukknop van het ontstekingselement is gemaakt, ontspant de veer in een oogwenk. Nu komt de plunjer in het spel, een cilindrisch onderdeel dat verantwoordelijk is voor het overbrengen van schokachtige bewegingen. Dienovereenkomstig raakt de plunjer het piëzo-element met grote kracht als gevolg van de snelle ontspanning van de veer. Als gevolg van deze sterke impuls komen energieën vrij, die een verschuiving van de elektronen veroorzaken, een zogenaamde polarisatie. Hierdoor ontstaat een elektrisch veld, waarbij aan het einde van het piëzo-element een overmaat aan elektronen heerst. Aan de andere kant van het element treedt echter een elektronentekort op, wat leidt tot een vervorming van het elementoppervlak. Hierdoor kunnen spanningen tot 15 kilovolt worden opgewekt. Deze spanning draagt bij aan de ontbranding van de vlam met de toevoeging van gas.
Hieronder worden de basiscomponenten van de piëzo-ontsteker opnieuw opgesomd met hun belangrijkste functies:
| Bestanddeel | Functie |
|---|---|
| Lente | is gespannen in zijn beginsituatie |
| Drukknoop | zorgt voor een bliksemachtige ontspanning van de veer wanneer deze wordt bediend |
| Stamper | geeft momentum door van veer naar piëzo-element |
| Piëzo-element | genereert elektrische spanning, die de vlam ontsteekt wanneer gas wordt toegevoegd |
Op basis van deze werkingswijze is de piëzo-ontsteker een component die tegenwoordig voornamelijk wordt gebruikt in gaskachels. Met het oog op gasgrills worden meestal batterijgevoede modellen van de ontsteker geïnstalleerd. Deze zijn herkenbaar aan hun rode drukknop en zorgen ervoor dat de ontstekingsvonk in de verbrandingskamer springt. De piëzo-ontsteker wordt echter het meest gebruikt in gaskachels.
Hoe werkt een piëzo-ontsteker met kachels en hoe is deze opgebouwd?
Momenteel worden gasketels of gascondensatieketels in veel huishoudens gebruikt als verwarming of voor warmwaterbereiding. Een piëzo-ontsteker is geïnstalleerd in de moderne apparaten, die op basis van de beschreven functionaliteit de vlam ontsteekt wanneer gas ontsnapt. Het centrale piëzo-element bestaat niet uit kristallen, maar uit speciaal keramiek, waarbij vooral PZT-keramiek – zoals lood zirkonaattitanaat – wordt gebruikt. Deze zorgen ervoor dat de ontstekingsvonk naar de brander kan springen.
Om precies te zijn werkt een verwarmingssysteem met gasketels zo dat er water door de gasketel stroomt als de kraan of verwarming wordt aangezet. Bijgevolg opent zich een gasklep, die de piëzo-ontsteking elektrisch activeert en zo bijdraagt aan de ontsteking van de vlam. De resulterende warmte van de vlam is dan via een warmtewisselaar overgebracht naar het water, dat dus wordt verwarmd. Als de verwarming of kraan weer wordt uitgeschakeld, sluit de klep vanzelf weer.
Dienovereenkomstig ontsteekt een piëzo-ontsteker de vlam alleen om water te verwarmen als er gas door de open klep naar buiten kan stromen. Dit biedt als voordeel dat de vlam alleen brandt als het echt nodig is. Bijgevolg vermindert een piëzo-ontsteker het gasverbruik tot het absolute minimum, wat helpt om de energiekosten te verlagen.
Hoe kan een defect in de piëzo-ontsteker worden gedetecteerd?
Een defecte piëzo-ontsteker herken je meestal aan het feit dat de ontbranding van het gas niet optreedt. Om er in dit geval echter zeker van te zijn dat het echt een defect van de ontsteker is, moet een uitsluitingsprocedure worden uitgevoerd. Dit bestaat uit de volgende vier stappen:
- Controleren en beveiligen van de gastoevoer
- Controle van de hoogspanningslijn naar de ontsteker
- Het contactcontact controleren op reinheid
- Het contact met het contact afvoeren
Deze vier stappen moeten achter elkaar worden voltooid.
Daarom moet in een eerste stap de gastoevoer worden gecontroleerd en gewaarborgd. Hiervoor is een aansteker geschikt als vervangende ontsteker. Dit moet dan worden vastgehouden op de plaats waar de vonk normaal gesproken door de ontsteker wordt gegenereerd. Als er geen ontsteking is, is de gastoevoer verstoord.
Bovendien moet de voedingsleiding naar de ontsteker worden geregeld. Dit is een belangrijke stap, vooral voor elektrisch getriggerde ontstekers. Want op dit punt wordt de oorzaak van een defect vaak gevonden in de voeding. Als een kabel gebogen of gebroken is, kan de benodigde voeding niet meer worden gegarandeerd. Gecorrodeerde en losgemaakte aansluitpunten en soldeerverbindingen moeten in de loop hiervan ook worden gecontroleerd. Omdat deze ook verantwoordelijk kunnen zijn voor een onderbreking van de stroomvoorziening.
Bovendien moet het ontstekingscontact worden gecontroleerd op netheid. Want ontstekingsschakelaars worden na verloop van tijd vaak vies door stof, kalk of dode insecten. Deze voorkomen op hun beurt dat de vonk in de verbrandingskamer springt, waardoor het onmogelijk is om de vlam te ontsteken. Een simpel blazen of afvegen van dit vuil is in de meeste gevallen voldoende om de ontsteker weer goed te kunnen bedienen. Als het echter extreem hardnekkig vuil is, kunnen geperste reinigingslucht, nagelvijlen of brandvrije reinigingsmiddelen helpen.
Een andere manier om een defecte ontsteker te controleren, is door de ontstekingscontacten te drogen. Dit is vooral belangrijk voor piëzo-ontstekingen die in de open lucht worden gebruikt, zoals bijvoorbeeld het geval is bij verwarmingspaddenstoelen of gasgrills. In dit geval kunnen de contacten vochtig worden door omgevingsinvloeden uit de omgeving. Het uitdrogen van het overeenkomstige gebied met behulp van een haardroger kan hierbij helpen.
Als deze vier stappen niet leiden tot de functionaliteit van de ontsteker, is er eigenlijk sprake van een defect. Zelfs bij piëzo-ontstekingen kan materiaalmoeheid op het keramiek niet worden uitgesloten.
Wat te doen als een piëzo-ontsteker defect is?
In het geval van een defecte ontsteker, moet u een specialist bellen voor hulp. Want ook al lijkt het ontstekingsproces en dus de vervanging ervan op het eerste gezicht eenvoudig, veiligheid is hier van groot belang. Als je het dus niet honderd procent zeker weet, moet je al een specialist bellen voor hulp bij het schoonmaken en uiterlijk bij reparatie. Dit is vooral belangrijk voor defecte vlamontstekers in branders. Want hier is de expertise van een verwarmingsspecialist bijzonder belangrijk voor een professionele uitwisseling.
Naast de veiligheidsgarantie kan deze ook toegang krijgen tot de juiste accessoires van de betreffende fabrikant en zo de juiste reserveonderdelen gebruiken. Het inschakelen van een specialist is ook belangrijk voor verzekerings- en garantieredenen.