Wirkungsgrade über 100 %
Bei Brennstoffen unterscheidet man zwei Wärmewerte:
den Brennwert | | den Heizwert |
er gibt die gesamte Wärmemenge an
die bei der Verbrennung frei wird,
also auch die Wärme, die im Wasser-
dampf der Abgase gebunden ist.
|
|
er berücksichtigt nur die Wärme,
die ohne Abgaskondensation nutzbar ist
|
Der Brennwert liegt daher deutlich höher als der Heizwert. Je größer die Differenz
zwischen beiden Werten, desto mehr zusätzliche Energie kann genutzt werden.
Brennwertgeräte haben ihren Namen erhalten, weil sie nahezu die gesamte gewinnbare
Wärme nutzen, also den Brennwert der Energie.
|
Bei herkömmlichen Kesseln wird
hingegen nur der Heizwert genutzt.
Er dient deshalb bisher - mit 100% -
stets als Bezugspunkt für die Angabe des Wirkungsgrades.
Um vergleichbare Aussagen zu erhal-
ten, gibt man auch bei Brennwert-
geräten den Wirkungsgrad auf der
Basis des Heizwertes an.
Deshalb liegen die Werte zum Teil
über 100%.
|
Auswirkungen der Abgaskondensation
Beim Einsatz von Brennwerttechnik ergeben sich einige wesentliche Unterschiede
zu herkömmlichen Heizungstechnik:
-
Die Brennwerttechnik stellt besondere Anforderungen an die Abgasführung.
Die Abgase werden so stark abgekühlt, dass ihr natürlicher Auftrieb meist
nicht mehr ausreicht. Für ihre sichere Abführung werden daher Verbrennungsluftgebläse
bzw. Abgasventilatoren eingesetzt, die Bestandteil der Brennwertgeräte sind.
-
Da die Verdampfungswärme nicht zu 100 % genutzt werden kann, enthalten die
Abgase noch Feuchtigkeit, die im Abgas weiter auskondensieren kann.
Der Abgasweg muss für diese Anforderungen geeignet sein.
-
Bei der Brennwertnutzung fällt Kondenswasser an, das mit geeigneten Mitteln
abgeführt werden muss.
-
Alle Teile des Brennwertgerätes einschließlich der Kondenswasserableitung
und des Abgasweges, die mit dem Kondenswasser in Berührung kommen,
müssen korrosionsbeständig sein.
Konstruktive Merkmale der Geräte
Brennwertgeräte erfüllen die Anforderungen der DIN 4702 Teil 6. Sie unterscheiden
sich vor allem durch drei konstruktive Merkmale von herkömmlichen Wärmeerzeugern:
-
Sie haben korrosionsbeständige Wärmeaustauscherflächen,
die für den ständigen kondensierenden Betrieb geeignet sind.
-
Sie verfügen über eine mechanische Abgasführung. Je nach
Gerätetyp ist ein Gebläse auf der Verbrennungsluftseite
bzw. ein Ventilator im Abgasweg angeordnet.
-
Sie sind so ausgestattet, dass das anfallende Kondenswasser
aufgefangen und abgeleitet werden kann.
Die ersten Brennwertgeräte waren noch mit zwei Wärmeaustauschern
ausgestattet. Der erste kühlt die Verbrennungsgase wie in einem
konventionellen Kessel auf Temperaturen oberhalb des Taupunktes ab;
im zweiten werden sie bis unter den Taupunkt abgekühlt (Konstruktion
mit nachgeschalteten Wärmeaustauscher).
Bei den heute allgemein üblichen Brennwertgeräten findet die
Wärmeübertragung bis hin zur Kondensation in einer Stufe statt.
(Konstruktion mit integriertem Wärmeaustauscher).
Warmwasserbereitung mit Brennwertgeräten
Bei Brennwertgeräten ist es sinnvoll, die Warmwasserbereitung in
Verbindung mit einem indirekt beheizten Speicher vorzunehmen.
Sie erreichen durch ihre niedrigen Bereitschaftsverluste selbst im
Sommerbetrieb einen hohen Nutzungsgrad. Das gilt besonders, wenn
Schichtenspeicher verwendet werden. Sie erwärmen das Wasser nicht - wie
üblich - über eine im Speicher angeordnete Heizfläche, sondern über
einen aufgesetzten Wärmetauscher.
Das erwärmte Wasser wird nach oben in den Speicher geschichtet. Gleichzeitig
strömt kaltes Wasser vom Boden des Speicherbehälters zum Wärmeaustauscher
nach und fördert dadurch die Abgaskondensation. Daher kann während der gesamten
Aufheizzeit und auch bei Nachheizvorgängen ein konsensierender Betrieb erreicht
werden. Bei einer Warmwassertemperatur von 50 °C werden so im Rücklauf
zum Heizkessel Temperaturen von 20 °C, im Vorlauf von 60 °C erreicht.
Ebenfalls geeignet sind Schlangenrohr-Speicher mit groß bemessenen Heizflächen,
die auch bei niedrigen Heizwassertemperaturen eine Erwärmung des Speicherinhalts
ermöglichen.
Eingesetzte Brennertypen
-
Einige Brennwertgeräte sind mit atmosphärischem Brenner (d.h. Brenner ohne
Gebläse) ausgestattet. Der atmosphärische Brenner ist mit einem abgasseitigen
Ventilator kombiniert.
-
Bei Brennwertkesseln größerer Leistung findet man oft den klassischen
Gebläsebrenner. Hier sorgt das Verbrennungsluftgebläse gleichzeitig für
den sicheren Abtransport der Abgase.
-
In fast allen modernen Brennwertgeräten wird ein Vormischbrenner eingesetzt.
Er ähnelt dem klassischen Gebläsebrenner. Als Flächenbrenner hat er jedoch
wesentlich niedrigere Strömungsgeschwindigkeiten und erheblich kürzere
Flammen. Das ermöglicht eine sehr kompakte Brennkammer. Durch die intensive
Vormischung von Verbrennungsluft und Brenngas arbeitet er sehr schadstoffarm.
Quelle: nach "Moderne Gebäudetechnik 10/98"