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Brennwerttechnik - Einflussgrößen und Kriterien – Öl Brennwertnutzung

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.

Grundsätzlich lassen sich zwei Arten von Öl-Brennwertanlagen unterscheiden:
– Kondensation auf Kesselintegrierten oder Nachgeschalteten Wärmetauscherflächen und Übertragung der Wärme auf das Heizungswasser
oder
– Kondensation im Abgassystem und Übertragung der Wärme auf die Zuluft (Verbrennungsluftvorwärmung).


Kesselintegrierte oder Nachgeschaltete Wärmetauscherflächen

Öl-Brennwertkessel sind so aufgebaut, dass kesselintegriert oder in einem Nachgeschalteten Wärmetauscher die erzeugte Kondensationswärme direkt auf das Heizwasser übertragen wird. Bei Geräten, die nur einen Wärmetauscher aufweisen, wird die Kondensationswärme direkt im Heizkessel gewonnen. Diese Geräte entsprechen den seit vielen Jahren etablierten Gas-Brennwertkesseln. Alternativ dazu besteht die Möglichkeit, einen separaten Wärmetauscher zur Brennwertnutzung nachzuschalten. In diesem Fall besteht der Brennwertkessel aus zwei Wärmetauschern: Im Brennraum wird das Heizgas am ersten Wärmetauscher auf Temperaturen oberhalb der Taupunkttemperatur abgekühlt. Das abgekühlte Heizgas durchströmt dann einen zweiten Wärmetauscher, der auf die Kondensation des Heizgases ausgelegt ist. Beide Wärmetauscher sind in den hydraulischen Heizkreis eingebunden. Kesselintegrierte Wärmetauscher, an denen eine Kondensation stattfindet, sind sowohl den hohen Temperaturen der Flamme ausgesetzt als auch durch unvermeidbare Ablagerungen u.a. aufgrund des Schwefelanteils im Heizöl belastet. Deshalb ist es notwendig, diese Wärmetauscher brennwertgerecht zu konstruieren und korrosionsbeständige Werkstoffe wie z. B. Edelstahl zu verwenden. Im Betrieb sollte schwefelarmes (< 50 ppm) Heizöl EL eingesetzt werden, um so die Ablagerungen zu reduzieren. So sind Langlebigkeit, energetische Qualität und hohe Effizienz auch dann gesichert, wenn nur einmal jährlich eine Reinigung durchgeführt wird. Außerdem entfällt für die Verbrennung von schwefelarmem Heizöl EL (< 50 ppm) auf Basis des ATV-DVWK-Merkblattes A 251 die Neutralisationspflicht. Für Nachgeschaltete Kondensations- Wärmetauscher kann auch Standard- Heizöl EL (bis 2000 ppm) zum Einsatz kommen, da Verbrennung und Kondensation räumlich getrennt voneinander ablaufen. Die entstehenden Verbrennungsrückstände, die auch die Reaktionsprodukte des Schwefels enthalten, lagern sich hauptsächlich an den Wärmetauscherflächen im Brennraum an. Dort entsteht aber aufgrund der angepassten Temperaturführung im Heizkessel kein Kondenswasser. Erst im Nachgeschalteten Wärmetauscher findet ein praktisch ablagerungsfreier Kondensationsprozess statt. Zu beachten ist, dass bei der Verwendung von Standard- oder Schwefelreduziertem Heizöl EL in jedem Fall eine Neutralisationspflicht besteht. Diese entfällt nur bei schwefelarmem Heizöl.


Verbrennungsluftvorwärmung

Die andere Variante der Öl-Brennwertnutzung beruht darauf, die Kondensationswärme nicht direkt an das Heizungswasser abzugeben, sondern für die Zuluftvorwärmung zu nutzen. Dabei sind Wärmetauscher und Wasserführung im Heizkessel so ausgelegt, dass keine Kondensation auftritt. Bei Eintritt in das Abgassystem besitzen die Abgase deshalb noch eine Temperatur im Bereich von ca. 100°C. Das Abgas-/Zuluft- System ist bei diesen Anlagen koaxial ausgeführt, so dass das abströmende Abgas seine Wärme auf die im Gegenstrom zuströmende Zuluft übertragen kann. Wird dabei die Taupunkttemperatur unterschritten, so kondensiert das Abgas und kann auch latente Wärme auf die Zuluft übertragen und damit den Brennwert nutzbar machen. Der Umfang der Brennwertnutzung ist bei diesen Systemen nicht allein vom Heizkessel, sondern auch von den Randbedingungen des Abgas-/ Zuluft- Systems abhängig, weshalb richtigerweise von Brennwertsystemen statt von Brennwertkesseln gesprochen werden sollte. Es gibt 3 Arte von Öl-Brennwertkesseln, das sind Öl-Brennwertkessel für die Wand, Bodenstehende Öl-Brennwertkessel und Abgas-/Wasser- Wärmetauscher.

Von Georg am 20.03.09 12:18 |

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