Effizienz der Brennwertkessel

Wie effizient ist ein Brennwertkessel?

Brennwertkessel gibt es für Öl-, Gas- oder Pelletsfeuerungen. Seit Beginn den 90-er Jahren gehört die Brennwerttechnik zum Stand der Technik; zunächst bei Gas- später auch bei Ölfeuerungen. Im Brennwertkessel kann im Gegensatz zu anderen Kesseln die Kondensationswärme des Wasserdampfes im Abgas genutzt werden. Die Rücklauftemperatur, d.h. die Kesseleintrittstemperatur des Heizungswassers in den Kessel wird bis unterhalb des Taupunktes des Abgases abgesenkt. Hierfür sind Wärmeübertrager im Kessel integriert oder manchmal auch nachgeschaltet.

Durch die Nutzung dieses Brennwerteffektes haben Brennwertkessel etwas 6 Prozent (bei Heizöl) bzw. 11 Prozent (bei Erdgas) höheren Wirkungsgrad.

Da dieser sogenannte latente Abgasverlust bisher nicht in den Wirkungsgrad einberechnet wurde, entstehen so teilweise Wirkungsgrade von über 100 Prozent (obwohl dieses selbstverständlich nicht möglich ist).

Übrigens im Schornsteinfegerprotokoll ist dieser Abgasverlust ebenfalls nicht ausgewiesen!

Brennwertkessel mit Wirkungsgraden über 100 Prozent – Wie geht das?

Dass der Wirkungsgrad (auch Nutzungsgrad genannt) über 100 % betragen kann, liegt an der Bezugsgröße der Berechnung. Die Definition zum Wirkungsgrad geht auf Julius Weisbach (1851) zurück, der folgendes festgelegt hat:

Der Wirkungsgrad ist das Verhältnis von abgegebener zu zugeführter Energie.

Hierbei war jedoch nur der Heizwert des Brennstoffes von Bedeutung. Der Brennwert spielte damals noch keine Rolle. Inzwischen kann der Brennwert eines Brennstoffes genutzt werden, doch der Berechnungsansatz hat sich (noch) nicht geändert.

Die eingesetzte Technik ist damit der physikalisch korrekten Berechnung etwas voraus.

Vergleich der Nutzungsgrade und Jahresverluste bei Niedertemperatur- und Brennwerttechnik:

Definitionen:

Heizwert Hi: (früher unterer Heizwert Hu)

ist die Wärmemenge eines Brennstoffs, die bei der vollkommenen Verbrennung frei wird. Der bei der Verbrennung entstandene Wasserdampf im Abgas liegt gasförmig vor.

Brennwert Hs: (früher oberer Heizwert Ho)

ist die Wärmemenge eines Brennstoffs, die bei der vollkommenen Verbrennung frei wird. Der bei der Verbrennung entstandene Wasserdampf kondensiert, d.h. auch die in den Abgasen enthaltene Verdampfungswärme ist enthalten.

Um den Brennwerteffekt nutzen zu können, sind am Brennwertkessel (mit größerem Wasserinhalt von ca. 0,5 bis 1,5 Liter pro kW) sehr niedrige Rücklauftemperaturen von unter 50 °C (bei Erdgas) bzw. 45 °C (bei Heizöl) erforderlich. Brennwertthermen (mit sehr geringem Wasserinhalt von ca. 0,1 Liter pro kW) benötigen niedrige mittlere Kesselwassertemperaturen.

Wirkungs- und Teillastnutzungsgrade der Brennwertkessel

Brennwertkessel:

Die Abgasverluste sinken überproportional. Eine Besonderheit ist, dass der Nutzungsgrad im Teillastfall höher ist als bei Volllast.

Brennwertthermen:

Sie weisen meist einen etwas ungünstigeren Wirkungsgrad als Brennwertkessel auf, sind jedoch deutlich besser als Niedertemperaturkessel. Mit fallender Auslastung sinkt der Nutzungsgrad.

Um diesen Brennwerteffekt zu nutzen (ist die regelungstechnische und hydraulische Einbindung in das Heizsystem von besonderer Bedeutung):

• hydraulischer Abgleich der gesamten Anlagen (inkl. Berücksichtigung des Überstömventils)
• Einstellung der Vorlauftemperaturen (so hoch wie nötig, so gering wie möglich)
• Heizsystem: Heizköper oder Flächenheizung
• Heizwärmebedarf des Gebäudes
• eingestellte Heizkurve

Abhängigkeit des Brennwerteffekts von der Temperatur

Da der Brennwerteffekt lastabhängig und rücklauftemperaturabhängig ist, sollte man versuchen, die Rücklauftemperaturen so niedrig wie möglich zu halten. Das ist beispielsweise durch Fußbodenheizungen oder Flächenheizungen möglich. Bei dieser Art der Kapillarheizung sind die eingestellten Vorlauftemperaturen sehr gering und daher auch die Rücklauftemperaturen unter 30 °C. Da nach energetischen Sanierungsmaßnahmen (Dämmung der Außenwände, Fenstertausch etc.) die Heizlast insgesamt sinkt, sind in der Regel die (noch) vorhandenen Heizkörper (Konvektionsheizungen) ebenfalls groß genug dimensioniert, um entsprechend niedrige Rücklauftemperaturen zu erreichen.

Hydraulischer Abgleich

Ferner führt ein hydraulischer Abgleich der gesamten Heizungsanlage zur besseren Nutzung des Brennwerteffektes. Wenn die erforderliche Heizlast für jeden Raum bekannt ist, so kann am Heizkörper die Durchlaufmenge des Heizwassers auf die entsprechende Menge begrenzt werden. Das bedeutet, dass alle Heizkörper gleichmäßig gut versorgt werden können und die Temperatur des Heizwassers optimal ausgenutzt werden kann. Letztendlich müssen alle Bereiche der gesamten Heizungsanlage aufeinander gut abgestimmt sein.

Im ungünstigsten Fall könnte ansonsten beispielsweise ein einzelner Heizkörper, der dicht am Kessel installiert ist, den gesamten Brennwerteffekt zunichte machen.

Fazit:

Brennwertkessel können deutlich effektiver als Niedertemperatur- oder Standardkessel sein, wenn der Brennwerteffekt auch tatsächlich ausgenutzt wird.

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