Brennwert≡Brennwert≡
Der Brennwert umfasst die gesamte Wärmemenge, die bei Verbrennung eines Brennstoffes frei wird und schließt die Verdampfungswärme des Wassers ein. Die Höhe der Verdampfungswärme ist allerdings brennstoffspezifisch. Sie hängt von der Anzahl der chemisch gebundenen Wasserstoffatome im Verhältnis zu den Kohlenstoffatomen ab. Nutzbar ist die im Wasserdampf versteckte Wärme nur mit einem Brennwertheizgerät. Bei fossilen Brennstoffen unterscheidet man zwischen dem Heizwert und dem Brennwert, der auch "oberer Heizwert" genannt wird. Da in der Heizungstechnik der Wirkungsgrad auf den Heizwert (unterer Heizwert) bezogen und dieser gleich 100 % gesetzt wird, ist bei der Angabe des Wirkungsgrades von Brennwertheizgeräten ein Wirkungsgrad über 100 % möglich.-Heizgeräte sind so konstruiert, dass sich das Abgas gut abkühlen und der enthaltene Wasserdampf kondensieren kann. Die Abgastemperatur≡Abgastemperatur≡
Die Abgastemperatur (tA) ist die Temperatur der heißen Verbrennungsgase (Abgase). Sie ist abhängig vom Brennstoff sowie von der Art der Verbrennung und des Wärmerzeugers. Um eine hohe Energieausnutzung zu erzielen, sollte die Abgastemperatur so niedrig wie möglich sein (konstruktionsabhängig). muss dazu die Taupunkttemperatur≡Taupunkttemperatur≡
Die Taupunkttemperatur ist die Temperatur (z.B. von Luft oder Abgasen), bei der der Sättigungszustand erreicht ist, das Medium temperaturbedingt keine weiteren Moleküle eines anderen Gases (z.B. Wasserdampf) mehr aufnehmen kann und Kondensat ausfällt. des Wasserdampfes unterschreiten.
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Innenansicht und Prinzipdarstellung eines Gas-Brennwertheizkessels; Hersteller: Brötje |
Dazu hat sich ein Konstruktionsprinzip durchgesetzt und offenbar bewährt, bei dem das Abgas zur Abkühlung durch einen der Brennkammer nachgeordneten Wärmetauscher geleitet wird. Im Inneren des Wärmetauschers befinden sich Kanäle, die vom kühlen Rücklaufwasser der Heizung durchströmt werden. Es kommt zu einer intensiven Wärmeübertragung≡Wärmeübertragung≡
Wärme wird von einem zum anderen Körper bzw. Medium übertragen durch Konvektion, Wärmeleitung und/oder Wärmestrahlung. vom Abgas auf das Heizungswasser. Wenn das in den Wärmetauscher einströmende Rücklaufwasser eine Temperatur hat, die unterhalb der Taupunkttemperatur des Abgases liegt, erfolgt eine Kondensation des Wasserdampfes und die Übergabe der dabei frei werdenden Wärme an das Heizungswasser.
Ein weiteres Konstruktionsprinzip nutzt die Verbrennungsluft≡Verbrennungsluft≡
Verbrennungsluft muss zum Ingangsetzen und Aufrechterhalten einer wärmeerzeugenden Verbrennung von Brennstoffen an die Feuerstätte bzw. den Brenner herangeführt werden. Die Verbrennungsluft muss frei von korrosiven Bestandteilen und in ausreichender Menge zur Verfügung stehen (vollständige Verbrennung). Man unterscheidet eine raumluftabhängige und eine raumluftunabhängige Betriebsweise. Die Sicherung ausreichender Verbrennungsluftversorgung ist Bestandteil der Kontrollpflichten des Schornsteinfegers. um das Abgas abzukühlen.
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Prinzipdarstellung der Wirkungsweise eines Brennwertheizgerätes mit Verbrennungsluftvorwärmung
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Der überwiegende Teil der heute angebotenen Gas-Brennwertheizgeräte hat eine Bauform mit integriertem Wärmetauscher. Diese Geräte haben einen sehr kompakten und leichten Aufbau, der außerlich einer konventionellen Therme≡Therme≡
Die Therme ist ein Heizgerät, bei der das Heizungswasser umhüllt von einem führenden Rohr direkt durch die Brennerflamme geführt und dabei erhitzt wird. Thermen werden daher auch als Durchlaufwasserheizer bzw. Umlaufwasserheizer bezeichnet. Im Gegensatz zu einem Heizkessel, in dem eine vergleichsweise große Menge Heizungswasser relativ langsam erwärmt wird, ist der Wasserinhalt einer Therme sehr gering. Der geringe Wasserinhalt verlangt eine Mindestwassermenge bzw. eine Modulation der Brennerleistung. ähnelt. Sie sind als wandhängende Geräte konzipiert und werden mit und ohne integrierter Warmwasserbereitung angeboten. Neben dem Brenner und dem Wärmetauscher enthalten die Geräte meist noch eine passende Regelung, die Heizungsumwälzpumpe, ein kleines Ausdehnungsgefäß≡Ausdehnungsgefäß≡
Das Ausdehnungsgefäß ist eine Einrichtung zur Aufnahme des zunehmenden Wasservolumens, welches durch die Wassererwärmung in einer Heizungsanlage oder Solaranlage entsteht. Beri Schwerkraftanlagen werden offene Ausdehnungsgefäße mit Verbindung zur Luft eingesetzt, die höher angebracht sein müssen, als der höchstgelegene Heizkörper. Heute werden überwiegend geschlossene Membranausdehnungsgefäße (MAG) mit einer Füllung aus Stickstoff angewandt. Ebenso wie in Heizungsanlagen müssen Ausdehnungsgefäße in Solaranlagen so bemessen sein, dass das zusätzlich entstehende Volumen vom Ausdehnungsgefäß aufgenommen werden kann., den Kondensatsiphon sowie eine zweite Pumpe für die Boilerladung oder ein Zweiwege-Umschaltventil für die Warmwasserbereitung.
Im Brennraum der eingesetzten Gebläsebrenner≡Gebläsebrenner≡
Ein Gebläsebrenner ist eine Einrichtung zur Verbrennung von Ölen oder Gasen in Heizkesseln. Bei einem Gebläsebrenner wird die erforderliche Verbrennungsluft durch ein Gebläse angesaugt und mit Druck unter Beimischung des Brennstoffes (Öl, Gas) in den Brennraum gefördert. Die intensivere Durchmischung von Brennstoff und Luft als bei einem atmosphärischen Brenner führt zu einer optimalen Verbrennung. herrscht Überdruck. Es ergeben sich stabile Verbrennungsverhältnisse, die vom Zugverhalten des Abgassystems praktisch nicht beeinflusst werden. Auch die Stillstandsverluste werden dadurch minimal gehalten. Für Erdgas≡Erdgas≡
Erdgas besteht überwiegend aus Methan (CH4). Infolge des hohen Anteils von Wasserstoffatomen (H) ist Erdgas besonders gut geeignet für die Brennwerttechnik und als Wasserstofflieferant für Brennstoffzellen.
Erdgas ist der emissionsärmste fossile Brennstoff. Bei der Verbrennung entsteht so gut wie kein Schwefeldioxid, Ruß oder Feinstaub. eingestellte Geräte können in der Regel problemlos auf Flüssiggas≡Flüssiggas≡
Zu den Flüssiggasen zählen Propan und Butan sowie ein Gemisch aus beiden. Flüssiggas fällt bei der Erdöl- und Erdgasgewinnung und in Raffinerien gasförmig als Nebenprodukt an. Durch Komprimierung wird das Gas verflüssigt und in diesem Zustand transportiert und gelagert. Flüssigas hat einen Heizwert von 6,8 bis 7,2 kWh/l je nach Zusammensetzung. umgerüstet werden.
Wärmetauscher für Gas-Brennwertheizgeräte bestehen aus korrosionsbeständigen Werkstoffen. Durchgesetzt haben sich Aluminium-, Magnesium-Siliziumlegierungen und Edelstahl. Bekannt sind bei AlMgSi- Legierungen Materialauswaschungen und Abtragungen. Bei Edelstahl können Schwermetallionen im Kondensat≡Kondensat≡
Kondensat entsteht, wenn ein zuvor gasförmiges Medium durch Temperaturabsenkung Tröpfchen bildet. Das Kondensat von Wasserdampf wird Tauwasser, Kondenswasser oder Schwitzwasser genannt. Beim Erreichen der Sättigungsgrenze durch Temperaturrückang kann Luft den Wasserdampf nicht mehr binden und es kommt zur Abscheidung von Wassertröpfchen. Dies geschieht zuerst an kühleren Oberflächen (z.B. Fensterscheibe, Spiegel) bzw. kühleren Bereichen im Bauteil. Bei Brennwertheizgeräten entsteht Kondensat bei der Abkühlung des im Abgas enthaltenen Wasserdampfes und führt zur Verbesserung des Nutzungsgrades. Das Kondensat aus Öl-Brennwertheizgeräten muss vor der Einleitung in die Kanalisation neutralisiert werden, wenn nicht schwefelarmes Heizöl genutzt wird. gefunden werden. Aus diesem Grund werden heute Oberflächenvergütungen vorgenommen. Günstig sind Wärmetauscher mit geringem Druckverlust, die den Antriebsenergieaufwand der Pumpe klein halten. Dies gilt auch für Umschaltventile, z. B. für die Warmwasserbereitung.
Brennwertheizgeräte≡Brennwertheizgerät≡
Ein Brennwertheizgerät ist ein Heizkessel bzw. eine Therme, das bzw. die in der Lage ist, den Brennwert, also den vollständigen Energieinhalt eines Brennstoffes zu nutzen. Die dazu erforderliche Rückgewinnung der Verdampfungswärme des bei der Verbrennung entstehenden Wasserdampfes wird durch besondere konstruktive Maßnahmen im Gerät realisiert. Diese haben eine maximale Kondensation des Wasserdampfes zum Ziel. Die Energieeinsparung liegt je nach Brennstoff gegenüber Niedertemperatur-Heizkesseln bei 10 % bis 15 %. mit geringem Wasserinhalt im Kesselkörper benötigen einen Mindestwasserfluss, um sicher die Wärme abführen zu können. Das wirkt sich nachteilig auf den erforderlichen Strombedarf für die Pumpe aus. Außerdem können Überströmventile≡Überströmventil≡
Das Überströmventil ist eine Einrichtung in Heizungsanlagen zur Anpassung des Förderdruckes der Umwälzpumpe an den Bedarf. Durch das Schließen der Thermostatventile steigt bei ungeregelten Pumpen der Förderdruck im Vorlauf, was zu Geräuschen und Schäden an der Pumpe führen kann. Das zwischen Vorlauf und Rücklauf eingebaute Überströmventil öffnet bei Überschreiten eines bestimmten Druckes (einstellbar) und baut so den Druck ab. Ein Überströmventil ist in der Regel nicht sinnvoll in Brennwertgeräten und in Systemen mit differenzdruckgeregelten Umwälzpumpen. notwendig sein, die unter bestimmten Bedingungen eine Rücklauftemperaturanhebung und damit eine Verschlechterung des Brennwertnutzens bewirken.
Mit der sogenannten Gas-Luft-Verbundregelung lassen sich Brenner mit Leistungsmodulation aufbauen, die einen weiten Leistungsbereich abdecken. Der Mindestfluss wird dann im allgemeinen deutlich reduziert, kann aber nicht auf Null reduziert werden. Es sei denn, das Gerät wird regelungstechnisch total abgeschaltet, was im Allgemeinen vernünftig und für das Gerät ungefährlich ist.