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Heizungsmodernisierung Vorteile modernder Anlagen - Brennwertkessel

Eine Kondensation des Wasserdampfes ist bei Niedertemperatur- Heizkesseln unerwünscht, da Heizkessel und Abgasanlage konstruktiv nicht für die Kondensation geeignet sind. Deshalb sind Niedertemperatur- Heizkessel so ausgelegt, dass eine Mindestabgastemperatur eingehalten wird. Anders sieht es bei Brennwertgeräten aus: Hier ist die Kondensation ausdrücklich gewollt, Heizkessel und Abgasanlage besitzen spezielle Konstruktionsmerkmale und sind werkstoffseitig angepasst, so dass das Kondenswasser keinen Schaden anrichtet. Damit besteht die Möglichkeit, die latente Wärme, die im Wasserdampf des Heizgases steckt, durch Kondensation innerhalb des Heizkessels Zurückzugewinnen. Während bei Niedertemperatur-Heizkesseln die Verdampfungswärme über den Schornstein verloren geht, wird sie bei Brennwertkesseln durch Kondensation nutzbar gemacht.


Nutzen und Verluste

Im Teillastbereich ist der Nutzungsgradanstieg bei Brennwertkesseln besonders ausgeprägt. Der Gewinn aus der Kondensationswärme ist gerade bei geringer Auslastung, bedingt durch die dann niedrigen Rücklauftemperaturen, besonders deutlich und bewirkt einen erheblichen Anstieg im Nutzungsgrad. Brennwertkessel sind sowohl für Radiatoren- als auch für Fußbodenheizungen geeignet. Da die Taupunkttemperatur für die Bildung von Kondenswasser bei der Erdgasverbrennung bei ca. 57°C liegt, lasst sich auch für konventionelle Heizsysteme (Auslegung 75/60°C) bei Außentemperaturen bis weit unter den Gefrierpunkt Brennwertnutzen erzielen.

Heizwert- und Brennwertbezug

Um die verschiedenen Heizsysteme weiterhin vergleichbar zu machen, wird zur Beschreibung der Heizwert Hi des Brennstoffes als Bezugsgröße beibehalten. Da sich Hi auf eine vollständige Verbrennung ohne Kondensation bezieht, ergibt sich das Kuriosum, dass Brennwertkessel einen Nutzungsgrad über 100% erreichen können, da bei ihnen durch die Wasserdampf- Kondensation der Brennwert (Hs) genutzt werden kann.


Öl-Brennwertkessel

Wegen des hohen Schwefelgehalts im Heizöl war die Brennwerttechnik für Heizöl bisher noch nicht zuverlässig einsetzbar. Mit der inzwischen erfolgten flächendeckenden Einführung einer schwefelarmen Heizölqualität (Schwefelgehalt < 50 ppm statt 2000 ppm bei normalem Heizöl) haben sich die Voraussetzungen geändert. Erst das schwefelarme Heizöl ermöglicht die Öl-Brennwerttechnik: Das Kondenswasser ist deutlich weniger sauer und die Verschmutzungen der Heizflächen werden erheblich verringert. 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). Öl-Brennwertkessel mit integrierter Brennwertnutzung sind so aufgebaut, dass Kessel integriert 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 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) die Neutralisationspflicht. Für Nachgeschaltete Kondensations- Wärmetauscher kann auch Standard- Heizöl EL (bis 2.000 ppm) zum Einsatz kommen, da Verbrennung und Kondensation räumlich getrennt voneinander ablaufen. Die entstehenden Verbrennungsrückstände, die auch die Reaktionsprodukte des Schwefels enthalten, lagern sich hauptsachlich 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-Heizöl EL in jedem Fall eine Neutralisationspflicht besteht. Diese entfällt nur bei schwefelarmem Heizöl.

Von Georg am 7.02.09 12:12 |

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