Zum Schluss bleibt die Wahl des Brennwert Gerätes in Ihren Händen oder lassen sie sich notfalls beraten. Hier nun einige Beispiele zu bestimmten Kessel Techniken.

Gas-Brennwert-Wandkessel

Viessmann bietet für alle Anforderungen die passende Brennwert- Systemtechnik. Für das Einfamilienwohnhaus besteht die Möglichkeit, ein Wandhängendes Gerät mit Speicher- Wassererwärmer oder integriertem Bereitschafts-Durchlauferhitzer einzusetzen. Ein derartiges Gerät kann raumluftabhängig oder unabhängig betrieben werden, die Montage kann im Dachgeschoss, in bewohnten Räumen oder im Keller erfolgen. Als Alternative kann im Keller ein Bodenstehender Gas- Brennwertkessel mit separatem Speicher- Wassererwärmer installiert werden. Für Mehrfamilienhäuser kann eine dezentrale oder eine zentrale Lösung gewählt werden. Bei einer dezentralen Wärmeerzeugung werden in der Regel Wandhängende Geräte in jeder Wohneinheit platziert. Die Warmwasserversorgung erfolgt dann über einen Nebenhängenden, unter- oder Nebengestellten Speicher- Wassererwärmer oder einen in das Brennwertgerät integrierten Plattenwärmetauscher im Durchflussprinzip. Beispiele: Vitodens200, Vitodens300, Vitodens333, Vitodens343

Emissionen

Die besonders schadstoffarme Verbrennung mit modernen MatriX Strahlungsbrennern sorgt dafür, dass Viessmann Brennwertgeräte die Grenzwerte aller bestehenden Vorschriften weit unterschreiten. Schadstoff-Emissionen liegen teilweise bereits unterhalb der technischen Nachweisgrenze. Die extrem niedrigen Schadstoff- Emissionen des MatriX- Strahlungsbrenners beruhen auf der vollständigen Gas/Luft-Vormischung und der besonders niedrigen Verbrennungstemperatur aufgrund der großen halbkugelförmigen Reaktionsfläche. Ein hoher Anteil der entstehenden Wärme wird durch Infrarot-Wärmestrahlung aus der Reaktionszone abgeführt, damit wurde die NOx-Bildung maßgeblich gesenkt. Für Öl-Brennwertgeräte sollten Blaubrenner eingesetzt werden, da diese besonders niedrige Emissionen verursachen.

Das während des Heizbetriebes im Wärmeerzeuger und in der Abgasleitung anfallendes Kondenswasser muss abgeleitet werden. Bei einem Gasverbrauch von 3000 m³/a in einem durchschnittlichen Einfamilienhaus können immerhin rund 3000 bis 3500 l/a Kondenswasser entstehen. In Abhängigkeit von der Rücklauftemperatur stellt sich eine bestimmte Abgastemperatur ϑA ein, die wiederum die Kondensatzahl α beeinflusst. α wird 1, wenn die gesamte theoretisch mögliche Kondenswassermenge entsteht (Vollkondensation). Da der pH-Wert in Richtung „sauer” verschoben ist und Inhaltsstoffe im Kondenswasser enthalten sein können, hat die Abwassertechnische Vereinigung das Arbeitsblatt ATV-DVWK-A 251 herausgegeben, dessen Regeln die meisten kommunalen Abwasserordnungen zugrunde liegen.

Seitens der Hydraulik muss sichergestellt werden, dass Rücklauftemperaturen deutlich unter der Taupunkttemperatur des Heizgases erreicht werden, um das Heizgas zur Kondensation zu bringen. Eine wesentliche Maßnahme dazu besteht darin, eine Anhebung der Rücklauftemperatur durch direkte Verbindungen mit dem Vorlauf zu vermeiden. Aus diesem Grunde sollten Hydrauliken, die einen 4-Wege- Mischer enthalten, für Brennwertanlagen nicht verwendet werden. Als Alternative können 3-Wege-Mischer zum Einsatz kommen. Sie führen das Rücklaufwasser aus den Heizkreisen direkt, ohne Temperaturanhebung, dem Brennwertkessel zu. Außerdem sollten auch 3-Wege- Thermostatventile nicht eingesetzt werden, da sie für eine direkte Verbindung von Vor- und Rücklauf und damit zu einer Rücklauftemperaturanhebung führen. Modulierende Umwälzpumpen passen die Fördermenge automatisch den Anforderungen des Systems an, verhindern dadurch eine unnötig hohe Rücklauftemperatur und unterstützen so die Brennwertnutzung.

Wichtig für effiziente Brennwertnutzung ist, die Feuerungen mit einem niedrigen Luftüberschuss bzw. hohen CO2-Gehalt zu betreiben, da die Wasserdampf-Taupunkttemperatur dadurch beeinflusst wird. Die Wasserdampf-Taupunkttemperatur sollte möglichst hoch gehalten werden, um auch bei Heizsystemen mit hohen Rücklauftemperaturen noch eine Kondensation zu erreichen. Deshalb muss ein möglichst hoher CO2-Anteil, also wenig Luftüberschuss, im Heizgas angestrebt werden. Der erreichbare CO2-Gehalt ist in erster Linie abhängig von der Brennerkonstruktion. Aus diesem Grunde sollten atmosphärische Brenner nicht eingesetzt werden, da diese aufgrund des hohen Luftüberschusses zu geringen CO2-Werten und damit zu niedrigen Taupunkttemperaturen im Heizgas führen.

Haupthindernis für eine frühere Verbreitung der Öl-Brennwertheizungen war der Brennstoff Heizöl selbst. Herkömmliches Heizöl EL darf laut DIN 51603-1 bis zu 2000 ppm Schwefel enthalten, also 2000 mg/kg. Bei diesem Schwefelgehalt entstehen durch die Verbrennung erhebliche Mengen an Schwefeloxiden (SO2 und SO3). Daraus bilden sich bei der Kondensation des im Heizgas enthaltenen Wasserdampfes an der Heizfläche des Brennwertkessels schwefelige Säure und Schwefelsäure in beachtlicher Menge. Mit der deutschlandweiten Verfügbarkeit von Heizöl EL mit einem Schwefelgehalt von lediglich 50 ppm, das entspricht 50 mg/kg, ist nun der Weg für die Öl-Brennwerttechnik endgültig frei geworden. Der DIN Fachausschuss "Mineralöl- und Brennstoffnormung" hat sich auf diese neue Heizölqualität geeinigt und diese in der DIN 51603-1 aufgenommen. Wichtig war auch, dass diese neue Heizölqualität in die dritte Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes (3. BImSchV) aufgenommen wurde. Dort ist festgelegt, dass Heizöl EL nur dann als "schwefelarm" bezeichnet werden darf, wenn es nicht mehr als 50 ppm Schwefel enthält. Zusätzlich zum weiterhin angebotenen Heizöl EL mit einem Schwefelgehalt bis zu 2000 ppm und dem schwefelarmen Heizöl wird auch noch "Schwefelreduziertes" Heizöl mit bis zu 500 ppm Schwefel angeboten.

Der Brennwertnutzen ist umso höher, je mehr der im Heizgas enthaltene Wasserdampf kondensiert. Nur so kann die latente Wärme im Heizgas zu nutzbarer Heizwärme gemacht werden. Dazu sind die konventionellen Kesselkonstruktionen nicht geeignet.

Strömungsführung

Bei konventionellen Niedertemperatur- Heizkesseln sind die Heizflächen so zu gestalten, dass die Kondensation des Heizgases im Heizkessel vermieden wird. Anders bei der brennwertgerechten Konstruktion. Die Inox- Crossal- Heizfläche wurde so konstruiert, dass Heizgase und Kondenswasser in die gleiche Richtung nach unten strömen. Dadurch wird ein permanenter Selbstreinigungseffekt erzeugt und Aufkonzentration vermieden. Der Heizgas- und der Heizwasserstrom im Wärmeerzeuger sollten im Gegenstrom geführt werden, um das tiefe Temperaturniveau des eintretenden Rücklaufwassers für die maximale Abkühlung des austretenden Heizgases zu nutzen. Gleichzeitig sollten modulierende Brenner mit einer entsprechend intelligenten Regelung verwendet werden, um damit die Wärmeleistung jederzeit auf den aktuellen Heizwärmebedarf automatisch anzupassen.

In den folgenden Themen werden wir Ihnen das Thema der Einflussgrößen und Kriterien für die optimale Nutzung der Brennwerttechnik vorstellen. Um diese moderne Technik auch effektiv nutzen zu können, sollte man sich gut über diese Thematik informieren. In den nächsten Artikeln werden wir Ihnen folgenden Themen vorstellen:
- Kesselkonstruktion
- Öl-Brennwertnutzung
- CO2- Gehalt, Brennerkonstruktion
- Hydraulische Einbindung

Aber nicht nur bei geringen Auslastungen, also niedrigen Heizsystemtemperaturen, kann die Kondensationswärme genutzt werden. Selbst bei einem Heizsystem der Auslegung 75/60°C wird bis Auslastungen von mehr als 90% bzw. Außentemperaturen bis herunter zu -11,5°C bei Erdgas die Taupunkttemperatur im Rücklauf soweit unterschritten, dass der Wasserdampf im Heizgas kondensieren kann. Damit wird die Anlage auch bei der hohen Auslegungstemperatur von 75/60°C zu mehr als 90% im Brennwertbereich betrieben. Noch idealer sind die Verhältnisse bei niedrig temperierten Heizsystemen wie Fußbodenheizung (40/30°C), bei denen ein ganzjähriger Brennwertbetrieb realisiert wird.

Überdimensionierung von Altanlagen erlaubt Temperaturabsenkung

Erfahrungsgemäß sind in Altbauten oft viel zu große Heizkörper installiert. Diese Überdimensionierung ergibt sich zum einen aus einer großzügigen Auslegung bei der Erstinstallation, zum anderen aus den im Laufe der Jahre durchgeführten Maßnahmen zur Gebäude-Wärmedämmung: Durch nachträglich eingebaute neue Fenster, Fassaden- und Dach-Wärmedämmungen wurde der Heizwärmebedarf häufig erheblich gesenkt, die Heizkörper sind aber unverändert geblieben. So können Vor- und Rücklauftemperatur gegenüber der ursprünglichen Auslegung (z. B. 90/70°C) erheblich gesenkt werden.

Der Wärmeenergiegewinn eines Brennwert- gegenüber einem Niedertemperatur-Wärmeerzeuger resultiert nicht ausschließlich aus dem Kondensationswärmegewinn, sondern zu einem wesentlichen Anteil aus einem geringeren Abgasverlust, der aus niedrigen Abgastemperaturen resultiert. Eine grundsätzlich energetische Bewertung lässt sich an Hand des Kesselwirkungsgrades durchführen.

Einflussgrößen

ϑA -> Abgastemperatur bei Brennwertkesseln: keine Begrenzung
CO2 -> CO2-Konzentration: Güte der Verbrennung ist abhängig von der Brennerkonstruktion
α -> Kondensatzahl ist abhängig von Kesselkonstruktion und Anlage (Auslegung)

Die Brennwerttechnik ist eine effiziente Technik, Erdgas oder Heizöl durch Verbrennung in Nutzwärme umzuwandeln. Sie folgt dabei wie die Niedertemperaturtechnik dem Gedanken, den Heizkessel nur mit der Temperatur zu betreiben, die zur Deckung des aktuellen Heizwärmebedarfs notwendig ist.

Nutzung der latenten Wärmeenergie

Während bei Niedertemperatur- Heizkesseln ein Kondensieren der Heizgase und damit ein Feuchtwerden der Heizflächen vermieden werden muss, sieht dies bei der Brennwerttechnik anders aus: Hier ist ein Kondensieren der Heizgase ausdrücklich gewünscht, um die im Wasserdampf enthaltene latente (versteckte) Wärmeenergie zusätzlich zur sensiblen (fühlbaren) Wärme des Abgases nutzbar zu machen. Zusätzlich wird die über die Abgasanlage abgeführte Restwärme erheblich reduziert, da die Abgastemperatur gegenüber Niedertemperatur-Heizkesseln deutlich gesenkt werden kann. Bei der Verbrennung von Heizöl oder Erdgas, die beide überwiegend aus Verbindungen von Kohlenstoff © und Wasserstoff (H) bestehen, entsteht durch die Reaktion mit dem Luftbestandteil Sauerstoff (O2), Kohlendioxid (CO2) und Wasser (H2O). Für Erdgas (Methan CH4) lautet die vereinfachte Verbrennungsgleichung: CH4 + 2 O2 -> 2 H2O + CO2 + Wärme