Heizsysteme haben sich in den letzten Jahren stark weiterentwickelt. Eine besonders effiziente Technik, die in modernen Heizsystemen zum Einsatz kommt, ist die Brennwerttechnik. Doch was verbirgt sich genau dahinter? In diesem Artikel werden wir einen Blick hinter die Kulissen werfen und die Geheimnisse der Brennwerttechnik enthüllen.
Was ist Brennwerttechnik?
Bei der Brennwerttechnik wird ein Teil der Verdampfungswärme des im Abgas enthaltenen Wassers genutzt. Dies gilt insbesondere für Brennstoffe, die Wasserstoff enthalten und somit latente und sensible Wärme (Wasserdampf) in den Abgasen mitführen. Es gibt dabei zwei wichtige Kennwerte: den Brennwert Ho (oberer Heizwert) und den Heizwert Hu (unterer Heizwert).
Der Brennwert Ho gibt die Wärmemenge an, die beim vollständigen Verbrennen des Brennstoffs frei wird, wenn sich die Verbrennungsprodukte unter den Taupunkt abkühlen und der Wasserdampf sich wieder verflüssigt. Der Heizwert Hu hingegen gibt die Wärmemenge an, die beim vollständigen Verbrennen des Brennstoffs frei wird, ohne die latente und sensible Wärme zu nutzen. Bei diesem Prozess geht die im Wasserdampf enthaltene Energie durch den Kamin verloren.
Der entscheidende Unterschied liegt im Energieinhalt des Wasserdampfs. Die Verdampfungswärme von Wasser ist sehr groß und kann beim Kondensieren zurückgewonnen werden.
Wärme, Energie, Temperatur, Verdampfungsenergie
Wasser kann bei unterschiedlichen Temperaturen die gleiche Energiemenge in Form von Wärme enthalten. Ein anschauliches Beispiel ist ein Topf mit Wasser auf einer Herdplatte. Durch die kontinuierliche Zufuhr von Wärme steigt die Temperatur des Wassers. Sobald das Wasser rund 100°C erreicht, beginnt es zu verdampfen. Bei weiterer Wärmezufuhr bleibt die Temperatur konstant, da die Energie zum Übergang von flüssig zu gasförmig genutzt wird.
Der Wasserdampf enthält dabei zusätzliche Energie in Form von Verdampfungsenergie. Das Besondere daran ist, dass dieser Vorgang reversibel ist. Wenn der Wasserdampf kondensiert, also wieder zu Wasser wird, wird die vorher eingebrachte Energie zurückgewonnen. Die Temperatur, bei der dieser Phasenübergang stattfindet, nennt man Verdampfungspunkt. Bei Öl-Abgasen liegt dieser bei etwa 47°C. Die Brennwerttechnik nutzt genau diesen Effekt aus, indem das heiße Abgas unter den Taupunkt gebracht wird.
Feuerungstechnische Wirkungsgrade über 100%?
In herkömmlichen Verbrennungsanlagen befindet sich Wasser in dampfförmigem Zustand in den Abgasen. Daher wird bei energetischen Verbrennungsrechnungen der untere Heizwert Hu verwendet, der die latente und sensible Wärme nicht berücksichtigt.
Für die Berechnung des feuerungstechnischen Wirkungsgrades wird ebenfalls der Heizwert Hu als Ausgangspunkt verwendet. Heizöl hat einen Heizwert Hu von 10,08 kW/l, während der obere Heizwert Ho bei 10,68 kW/l liegt. Das Verhältnis zwischen den beiden beträgt 1:1,06.
Herkömmliche Heizkessel nutzen nur den Heizwert als Basis für die Berechnung der Wirkungsgrade. Da es nicht möglich ist, den Heizwert vollständig an das Heizungswasser zu übertragen, sind die Wirkungsgrade durch Verluste immer kleiner als 100%. Bei kondensierenden Heizkesseln hingegen wird die latente und sensible Wärme genutzt, wodurch der Wirkungsgrad auf über 100% steigt (bei Heizöl maximal auf 106%).
Umweltbelastung und Energieeinsparung
Angesichts der begrenzten Verfügbarkeit fossiler Energieressourcen ist es wichtig, die vorhandene Energie so effizient wie möglich zu nutzen. Die Brennwerttechnik spielt dabei eine maßgebliche Rolle. Durch den Einsatz modernster Technologien kann der Energieverbrauch erheblich reduziert werden. Dies führt nicht nur zu geringeren Energiekosten, sondern auch zu einer deutlichen Entlastung der Umwelt durch eine verringerte Schadstoffemission.
Das Funktionsprinzip
Die Müba-Brennwertwärmekompaktanlage, ein Edelstahl Dreizugheizkessel gemäß EN 15034, ist ein gutes Beispiel für die Anwendung der Brennwerttechnik. Sie verfügt über einen nachgeschalteten Dreizugrekuperator, der die Verbrennungsluft vorwärmt. Durch spezielle Turbolatorenbleche wird die turbulente Strömung der Abgase gefördert, wodurch der Wärmeübergang erhöht wird.
Der korrosionsbeständige Werkstoff ermöglicht den Betrieb ohne Rücklaufhochhaltung oder minimale Kesselwassertemperatur. Dadurch können Bereitschafts- und Strahlungsverluste minimiert werden. Modernste Blaubrennertechnik eliminiert die Notwendigkeit zusätzlicher Abgasgebläse und Kesselkreispumpen.
Der Heizkessel erfüllt alle relevanten Normen und Vorschriften und ist für den Einsatz von Heizöl EL zugelassen.
Brennwerttechnik eröffnet eine spannende Welt der Effizienz und Energieeinsparung. Durch die Nutzung der Verdampfungswärme können moderne Heizsysteme den Energieverbrauch deutlich reduzieren und somit einen Beitrag zum Umweltschutz leisten. Mit innovativen Technologien wie der Müba-Brennwertwärmekompaktanlage wird die Brennwerttechnik kontinuierlich weiterentwickelt und verbessert.
