Effizienzmessung bei Brennwert- Heizungsanlagen

Neues Verfahren zum Vergleich von Ist-und Sollwerten

Effizienzmessung bei Brennwert- Heizungsanlagen: Neues Verfahren zum Vergleich von Ist-und Sollwerten

Prof. Dr.-Ing. Alexander Floß, Fachhochschule Biberach
Brennwertkessel beinhalten Normnutzungsgrade von bis zu 109 Prozent und beweisen damit eine hohe energetische Effizienz sowie ein enormes Einsparpotential gegenüber Niedertemperatur- oder gar Standardkesseln. Um das Einsparpotential von Brennwertkesseln gegenüber Niedertemperatur- oder Standardkesseln voll zu erschließen, muss die gesamte Heizungsanlage, d.h. auch Hydraulik und Regelung, auf die Brennwerttechnologie abgestimmt werden. Diese Abstimmung findet in der Praxis bisher viel zu wenig Beachtung. Eine generelle Überprüfung aller maßgeblichen Details im Rahmen der Bauabnahme erscheint praxisfremd. Auch betriebsbedingte Veränderungen an der Anlage, wie beispielsweise das Verkalken von Wärmetauschern führen dazu, dass Brennwertanlagen in der Praxis meist weit abseits ihres geplanten Optimums mit einem deutlich erhöhten Energieverbrauch arbeiten. Das Kondi-Check-Verfahren stellt eine neue Methode zur Messung der Heizungsanlagen-Effizienz dar.

Brennwerttechnik

Das Merkmal eines Brennwertkessels besteht darin, dass der bei der Verbrennung entstehende Wasserdampf als Latentwärmeanteil gezielt genutzt wird. Hierzu muss das Abgas unter seinen Taupunkt (Kondensationspunkt) abgekühlt werden. Die Abgasabkühlung erfolgt in der Regel in einem Wärmetauscher, der Abgase und Kesselrücklaufwasser im Gegenstromprinzip führt. Daher kann das Abgas bestenfalls auf das möglichst niedrig liegende Rücklauftemperaturniveau abgekühlt werden. Der Gewinn durch die Nutzung der latenten Wärme ist vom Energieträger (Wasserstoffgehalt) abhängig und kann bei vollständiger Nutzung maximal

Erdgas 11%
Heizöl 6%
betragen. Der zusätzliche Gewinn an sensibler Wärme liegt in der Größenordnung von 1% bei einer Reduzierung der Abgastemperatur um 30°C. Die Menge des kondensierten Wasserdampfes hängt primär von der Abgastemperatur ab. In Abb.1 ist der Zusammenhang von Abgastemperatur und Kondensatwassermenge dargestellt.

Solange die Abgastemperatur über der Taupunkttemperatur (abhängig vom Brennstoff und vom Luftüberschuss bei 56° C) liegt, fällt kein Kondenswasser an. Wie bereits erwähnt, beginnt bei einem Absinken der Abgastemperatur unter die Taupunkttemperatur der Wasserdampf im Abgas zu kondensieren. Die anfallende Kondensatmenge steigt mit kälteren Abgastemperaturen stark an und kann bei Erdgas maximal ca. 1,6 Liter pro Kubikmeter Gas betragen. Ebenfalls in Abb.1 ist der Feuerungstechnische Wirkungsgrad über der Abgastemperatur aufgetragen. Im Bereich von 200°C bis hinunter zu 56°C Abgastemperatur ist der flache Anstieg des Wirkungsgrades auf die Reduzierung sensibler Abgas-Wärmeverluste zurückzuführen. Der steile Anstieg des Wirkungsgrades bei Abgastemperaturen unter 56°C beruht auf dem Gewinn aus latenter Wärme aus dem Wasserdampf.

Der weit verbreitete Irrglaube, dass die optimale Kondensation und damit der maximale Wirkungsgrad bereits bei einer geringen Unterschreitung der Taupunkttemperatur durch das Abgas vorliegt, lässt sich mit Abb.1 leicht widerlegen. Vielmehr ist es im Rahmen einer Wirkungsgradsteigerung notwendig, die Abgase auf ein Minimum abzukühlen.

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