BRENNWERT-TECHNIK

Energieeinsparung: Wie ?

Als ein Ansatzpunkt, sinnvoll Heizenergie zusparen, hat sich die Reduzierung der Verluste bei der Wärmeerzeugungund -verteilung erwiesen. Einiges wurde schon erreicht: Moderne Kesselerzielen deutlich höhere Nutzungsgrade als ihre Vorgänger. DieseMöglichkeiten sind inzwi-schen jedoch nahezu ausgeschöpft. Einenennenswerte Reduzierung des Energieverbrauchs ist im Bereich der Kesseltechnikim Prinzip nur noch durch die weitergehende Nutzung der Wärme ausden Abgasen möglich. Hier setzt die Brennwert-Technik an. Energieeinsparungist für die Bewältigung der wachsenden Umweltprobleme unumgänglich,so wird in Zukunft mehr Augenmerk auf die energetische Effizients von Anlagenund den ökologischen Umgang damit zu richten sein. Verzicht wird dortnotwendig werden wo heute noch unbefriedigender, weil verlustreicher Umgangbetrieben wird.

Energieeinsparung durch Wärmegewinn aus den Abgasen
Die Abgase von Feuerungsanlagen enthalten nichtnur fühlbare Wärme, sondern auch versteckte "latente"Wärme. Sie ist im Wasserdampf gebunden, der beim Verbrennungsprozeßentsteht. Normalerweise geht diese versteckte Wärme mit den Abgasenungenutzt verloren.
Brennwertgeräte sind in der Lage, denAbgasen nicht nur den Großteil der fühlbaren Wärme, sondernauch den größten Teil der versteckten Wärme zu entziehenund für das Heizsystem zu nutzen. Sie kühlen die Abgase durchKontakt mit dem Heizungsrücklaufwasser bis unter den Taupunkt ab.Der mitgeführte Wasserdampf kondensiert und setzt dabei Wärmefrei. Die Abgastemperaturen können bis auf unter 40 °C sinken
Die nahezu vollständige Nutzung der fühlbarenAbgaswärme erhöht den Nutzungsgrad von Brennwertgeräten- im Vergleich zu anderen Wärmeerzeugern - um etwa 3 - 5 %. Der Wärmegewinn aus der Abgaskondensation kann theoretisch den Nutzungsgrad bei Erdgaseinsatznoch einmal um bis zu 11 % erhöhen. Es ergeben sich somit Nutzgradevon bis zu 107%!

Brennwert Ho und Heizwert Hu - Steht die Physik auf den Kopf?

Mehr als 100 % Nutzungsgrad !? Schuld an dieseretwas verwirrenden Nutzungsgrad-Angabe hat der untere Heizwert Hu der alsHeizwert bezeichnet wird und auf den sich der Wirkungsgrad bezieht. Nebendiesem gibt es noch den oberen Heizwert Ho der als Brennwert bezeichnetwird.
• Heizwert Hu: Berücksichtigt nur die Wärme, die ohne Abgaskondensation nutzbar ist.
• Brennwert Ho: Gibt die gesamteWärmemenge an, die bei der Verbrennung frei wird, also auch die Wärme,die im Wasserdampf der Abgase gebunden ist.

Funktionsweise von Brennwertgeräten

Brennwertgeräte haben ihren Namen erhalten,weil sie nahezu die gesamte gewinnbare Wärme nutzen, also den Brennwertder Energie. Bei herkömmlichen Kesseln wird dagenen nur der Heizwertgenutzt. Er dient deshalb bisher - mit 100 % - stets als Bezugspunkt fürdie Angabe des Nutzungsgrades. Um vergleichbare Aussagen zu haben, gibtman auch bei Brennwert-geräten den Nutzungsgrad auf der Basis desHeizwertes an. Deshalb liegen die Werte zum Teil über 100 %. Wie ineinem herkömmlichen Heizkessel wird bei Brennwertgeräten derBrennstoff einem Brenner zugeführt. Als Brenner werden atmosphärischeBrenner, Gebläsebrenner und Thermo-max-Brenner (Vormischbrenner) eingesetzt.Wobei der Letztere, zum Teil auch als Keramik-Brenner ausgeführt,besonders effektiv und schadstoffarm die Energie umsetzt. Neben der normalenEnergieumwandlung im Wärmetauscher (Feuerraum) erfolgt ein zusätzlicherGewinn an Kondensationsflächen. Bei modernen Geräten (Geräteder zweiten Generation) findet die Wärmeübertragung bis hin zurKondensation in einer Stufe, also räumlich nicht getrennt, statt:Der Heizungsrücklauf mündet am unteren Ende der Kondensationsflächeein und wird im Gegenstrom zu den Heizgasen durch den Wärmetauschergeführt. Im unmittelbaren Flammenbereich verläßt das aufgeheizteWasser dann wieder das Gerät. Der gesamte Geräteblock bestehtinnen aus korrosionsbeständigen Material. Der Brenner wird so angeordnet,daß die Verbrennungsgase nach unten, oder seitlich - waagerecht -strömen. Das gebildete Kondenswasser kann also nicht auf den Brennertropfen. Das für die Abgasabführung erforderliche Gebläsebefindet sich in der Regel auf der Verbrennungsluftseite. Das Gerätund auch die Abgasabführung befindet sich also im Überdruck.

Warmwasserbereitung mit Brennwertgeräten

>Sinnvoll ist es, die Warmwasserbereitung inVerbindung mit einem indirekt beheizten Speicher vorzunehmen. Durch niedrigeBereitschaftsverluste werden selbst im Sommerbetrieb hohe Nutzungsgradeerzielt. Dies gilt besonders, wenn Schichtenspeicher verwendet werden.Sie erwärmen das Wasser nicht - wie üblich - über eine imSpeicher angeordnete Heizfläche, sondern über einen aufgesetztenWärmeaustauscher. Das erwärmete Wasser wird von oben in den Speichergeschichtet. Gleichzeitig strömt kaltes Wasser vom Boden das Behälterszum Wärmetauscher nach und fördert dadurch die Abgaskondensation.So kann während der gesamten Aufheizzeit und auch bei Nachheizvorgängenein kondensierender Betrieb erreicht werden. Ebenfalls gut geeignet sindSchlangenrohr-Speicher mit groß bemessenen Heizflächen, dieauch bei niedrigen Heizwassertemperaturen eine Erwärmung des Speicherinhaltsermöglichen.

Abgasabführung

Der normale, herkömmliche Hausschornsteinist für die Abgasabführung nicht geeignet, weil die Abgase nichtmehr genug Auftrieb haben und durch die Restfeuchte auch im Abgasweg nochKondenswasser anfällt. Außerdem befinden sich die Abgase inder Regel im Überdruck (Schornsteine haben keine ausreichende Druckdichte).Als geeignete Lösung bieten sich korrosionsfeste + druckdichte Abgasleitungenoder mehrschalige, feuchteunempfindliche Schorn-steine (Druckabbau an derEinführung in den Schornstein erforderlich) an. In der Regel wirdeine Abgasleitung in einen bestehenden Schornstein oder in einen spezielldafür geeigneten Schacht eingezogen. Dies bietet sich vorallem fürAltbauten an. Rings um das Abgasrohr muß ein freier Querschnitt verbleiben,der als Hinterlüftung dient und eventuell austretende Abgasleckmenegensicher abführt. Gleichzeitig kann dieser als Ringspalt bezeichneteQuerschnitt die notwendige Verbrennungsluft im Gegenstromprinzip von derSchachmündung im Freien fördern.

Kondenswasser - Wohin ?

Zwangsläufig (und gewollt) fälltbei der Brennwertnutzung Kondenswasser an. Ganz grob gerechnet kann manvon 1 Liter pro Tag und kW installierte Kesselleistung ausgehen. Dies entsprichtin etwa 1 - 2 % der Gesamtmenge des Haushaltabwassers. Die kommunalen Abwasserbestimmungensind maßgebend für die Einleitung in die öffentliche Kanalisation.In der Regel orientieren sich diese Bestimmungen an den Richtlinien derAbwassertechnischen Vereinigung (ATV). Das ATV Merkblatt M 251 (05/88)berücksichtigt folgende Regelungen:


Gas-Brennwertgeräte bis 25 kW Nennwärmebelastung:Das Kondensat darf ohne Neutralisation in das häusliche Abwassersystemeingeleitet werden. Bedingung: Abwasserrohre müssen gegenübersauren Kondensat beständig sein.

Gas-Brennwertgeräte von 25 bis 200kW Nennwärmebelastung: Das Kondensat kann ebenfalls eingeleitetwerden, wenn eine geeignete Rückhaltevorrichtung besteht, die dasKondensat sammelt und nur während der Tagstunden gemeinsam mit demhäuslichen Schmutzwasser einleitet. Bedingung: Säurefracht darfeinen bestimmten Wert nicht überschreiten (pH < 6,5).

>Gas-Brennwertgeräte über 200 kWNennwärmebelastung: Das Kondensat ist vor der Einleitung zu neutralisieren.

Wirtschaftlichkeit und Amortisation

Grundsätzlich kann davon ausgegangen werden,daß der Einbau eines Brennwertgerätes einschließlich dererforderlichen Abgas- und Kondensatvorrichtungen höhere Anlagenkostenverursacht als konventionelle Heiztechnik. Der Anreiz für den Verbrauchereine neue Technologie einzusetzen, ergibt sich natürlich nach wievor in erster Linie aus wirtschaftlichen Gründen. Der Vorteil derBrennwerttechnik liegt auf einer großen Energieersparnis, so daßsich durchaus vertretbare Amortisationszeiten ergeben. Die Wirtschaftlichkeiteines Brennwertgerätes hängt stark von den jeweiligen Voraussetzungenund Randbedingungen ab, insbesondere vom vorhandenen bzw. geplanten Heizsystem.Sie bestimmen das Verhältnis der Mehrkosten zur erzielten Energieeinsparung.
Beispiel zur erzielbaren Energieeinsparung:

• Heizungsanlage mit 20.0 kW
• Gas-Spezialheizkessel mit Brenner ohne Gebläse
• Kesselwirkungsgrad 92.0 %
• Brennstoffbedarf in etwa 2.10m³/h
• Heizungsanlage mit 20,0 kW
• Gas-Brennwertkessel
• Kesselwirkungsgrad 105 %
• Brennstoffbedarf in etwa 1,84m³/h
Bei einer Jahresbetriebsdauer von 1500 h ergibt dies ein Differnzvon 390 m³ oder 4037 kW/h. Die sind jährlich Energieeinsparungenvon ca. 200 DM (Stand 1994).
Quelle: InformationErdgas; ZIV-Taschenbuch

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