Moderne Niedertemperatur- und Brennwertkessel zeigen im Gegensatz zu alten Heizkesseln einen völlig anderen Nutzungsgradverlauf. Sie werden mit gleitend abgesenkter Kesselwassertemperatur betrieben, die jeweils dem aktuellen Bedarf des Gebäudes angepasst wird. Der Entwicklung des Niedertemperatur-Heizkessels lag die Erkenntnis zugrunde, dass Heizungsanlagen überwiegend im Teillastbereich, also mit Auslastungen von deutlich weniger als 50%, betrieben werden (Bild 8).

Die hohen Nutzungsgrade moderner Niedertemperatur-Heizkessel von bis zu 96%werden dadurch erreicht, dass die Oberflächenverluste auf jährlich 1 bis 3%reduziert werden konnten. Damit betragen sie nur noch etwa 1/10 der Oberflächenverluste alter Heizkessel mit konstanter Kesselwassertemperatur. Entscheidend für die geringeren Verluste ist das gleitend abgesenkte Temperaturniveau des Heizkessels, zusätzlich wirkt sich noch die hochwirksame Verbund-Wärmedämmung moderner Heizkessel positiv aus.

Ein Betrieb mit bedarfsgerecht abgesenkter Kesselwassertemperatur setzt den Einsatz einer modernen Regelung voraus, um die jeweilige Heizlast zu ermitteln und als Führungsgröße für die Kesselwassertemperatur einzusetzen.

Nutzen und Verluste

• der Abgasverlust gegenüber alten Heizkesseln auf etwa 1/3 reduziert werden konnte,
• die Oberflächenverluste im Mittel nur noch ca.1/10 der entsprechenden Verluste alter Heizkessel betragen,
• der Nutzungsgrad bis zu Auslastungen von weniger als 10% konstant bei über 90%liegt.

Erst bei einer Auslastung von deutlich weniger als 10% gewinnt der Oberflächenverlust, bedingt durch die dann langen Stillstandszeiten, an Bedeutung.

Als entscheidendes Fazit aus dieser Darstellung ist folgendes festzustellen: Im Auslastungsbereich zwischen 100 und ca.10% wird der Oberflächenverlust durch einen Gewinn aus dem nicht eintretenden Abgasverlust kompensiert.

Dieses Betriebsverhalten führt dazu, dass der Verlauf des Nutzungsgrades von neuzeitlichen Niedertemperatur-Heizkesseln mit geringer werdender Auslastung ansteigt. Erst bei Auslastungen von deutlich weniger als 10% beginnt die Nutzungsgradkurve abzufallen. Niedertemperatur-Heizkessel zeichnen sich somit gegenüber alten Heizkesseln durch einen äußerst stabilen Nutzungsgradverlauf über einen weiten Auslastungsbereich aus (Bild 9).

Niedertemperatur-Heizkessel in noch nicht modernisierten Häusern

Aus diesem Grund bietet sich der Austausch des Heizkessels auch dann an, wenn erst zu einem späteren Zeitpunkt im Rahmen von Modernisierungsarbeiten am Gebäude mit einer Verringerung des Wärmebedarfes zu rechnen ist.

Der nahezu konstante Nutzungsgradverlauf moderner Heizkessel führt auch bei einer Verringerung des Wärmebedarfes zu einer entsprechend hohen Energieersparnis.

Bei alten Heizkesseln wird dagegen bei sinkendem Wärmebedarf und entsprechend geringer Auslastung der Nutzungsgrad deutlich schlechter –ein Argument dafür, vor oder während der Verbesserung der Gebäudedämmung den alten Heizkessel auszutauschen, um das Einsparpotenzial von Wärmedämm-Maßnahmen voll nutzen zu können.

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 anrichten kann. 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, wie in Bild 10 dargestellt.

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, lässt 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 H i des Brennstoffes als Bezugsgröße beibehalten. Da sich H i 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 (H s )genutzt werden kann, siehe auch Bild 11.

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 schwefelreduzierten Heizölqualität (Schwefelgehalt max. 500 ppm) oder schwefelarmen Heizölqualität (Schwefelgehalt <50 ppm statt 2000 ppm bei normalem Heizöl) haben sich die Voraussetzungen geändert. Erst das schwefelreduzierte oder schwefelarme Heizöl ermöglicht die Öl-Brennwerttechnik: Das Kondenswasser ist deutlich weniger sauer und die Verschmutzungen der Heizflächen werden erheblich verringert.

Dipl.-Ing. Torsten Finke - Ihr Fachmann für Heizung, Lüftung, Sanitär und Klima in Bielefeld
Am Siek 9
33617 Bielefeld
Telefon 0521 / 14 88 7

Sprechen Sie uns an - Wir helfen Ihnen gerne weiter!