Leistungsmodulation

Die Wärmeabgabe einer energiesparenden Heizungsanlage sollte sich automatisch dem momentanen Wärmebedarf≡Wärmebedarf≡
Der Wärmebedarf ist jene Nettowärmemenge in kWh, die zur Beheizung eines Raumes bzw. eines Gebäudes oder/und zur Warmwasserbereitung benötigt wird. Der Wärmebedarf ergibt sich aus dem Produkt der Heizlast und der Zeitdauer der Beheizung. Der Wärmebedarf für die Raumheizung setzt sich aus dem Transmissionswärmebedarf und dem Lüftungswärmebedarf zusammen. (der Heizlast≡Heizlast≡
Die Heizlast ist jene Heizleistung, die einem Raum ständig zugeführt werden muss, um eine Temperatur im Raum von z. B. 20 °C konstant zu halten. Sie muss demnach genauso groß sein, wie die Summe der Wärmeverluste aus Wärmeleitung (Transmissionswärmebedarf) und Lüftung(Lüftungswärmebedarf). Die rechnerische Grundlage ist die DIN EN 12831.) des Hauses anpassen können. Diese Aufgabe wird Raum für Raum zufriedenstellend durch Thermostatventile≡Thermostatventil≡
Das Thermostatventil ist ein Heizkörperventil zur automatischen Konstanthaltung einer am Ventil voreinstellbaren Raumtemperatur. Im Inneren der Ventilkappe befindet sich ein Dehnstoff, der sich abhängig von der Umgebungstemperatur (Raumtemperatur) ausdeht oder zusammenzieht und dabei den Ventilstößel bewegt. Der sich bewegende Stößel führt zum Öffnen oder Verschließen des Spaltes, der eine mehr oder weniger große Menge Heizwasser für den Heizkörper freigibt. Thermostatventile gehören zur Pflichtausstattung von Heizungsanlagen. übernommen. Bleibt noch die Leistungsanpassung der Wärmeerzeugung nach dem Gesamtwärmebedarf des Hauses.

Überwiegend wird dieses Ziel in Geschichte und Gegenwart der Heiztechnik durch einfaches Ein- und Ausschalten des Brenners eines Heizkessels oder des Aggregates einer Wärmepumpe≡Wärmepumpe≡ Die Wärmepumpe als Heizgerät nimmt auf der Eingangseite Wärme mit geringer Temperatur auf und gibt Wärme mit höherer Temperatur auf der Heizungsseite wieder ab. Ein Arbeitsmittel verdampft infolge der Aufnahme von Umweltwärme (Luft, Erdreich, Wasser). Das leicht erwärmte gasförmige Arbeitsmittel wird durch einen Kompressor komprimiert, wodurch es eine höhere Temperatur bekommt. Das in dieser Weise stark erwärmte Arbeitsmittel kann die Wärme an das Heizungswasser übertragen, kühlt sich dabei ab und wird erneut in den Kreislauf geschickt. erreicht. Man lässt den Wärmeerzeuger≡Wärmeerzeuger≡ Ein Wärmeerzeuger ist ein zentrales Element einer Heizungsanlage. Hier wird meist durch Verbrennung eines Energieträgers Wärme in der gewünschten bzw. benötigten Menge erzeugt und an das Wärmeverteilungssystem übergeben. Moderne Wärmeerzeuger wie z.B. Brennwertgeräte, Holzvergaserkessel oder Pelletskessel besietzen einem hohen Wirkungsgrad. Auch die Wärmepumpe, bei der mit Hilfe einer speziellen Kompressionsmaschine aus niedrig temperierter Umweltwärme höher temperierte Nutzwärme erzeugt wird, ist ein Wärmeerzeuger. also solange Wärme erzeugen, bis eine bestimmte Kessel- bzw. Heizwassertemperatur erreicht ist. Dann "wartet" der Wärmeerzeuger, bis eine minimale Temperatur des Wassers unterschritten ist, bevor er sich wieder zuschaltet. Nun führen Sie sich einmal vor Augen, Ihr Auto hätte keine Gänge und kein Gaspedal. Immer dann, wenn die Geschwindigkeit nachlässt, würde der Motor starten und mit voller Leistung≡Leistung≡ Die Leistung ist die pro Zeiteinheit umgesetzte oder verbrauchte Energiemenge (Wärme oder Strom). Die Einheit der Leistung ist das Watt (Kurzzeichen W, 1000 W = 1 kW - ein kiloWatt). Die in Anspruch genommene oder abgegebene Leistung ergibt sich, indem die verbrauchte Energiemenge (angegeben in kWh) durch die Zeit (in Stunden h) dividiert wird. Ein Heizgerät mit einer Leistung von 2 kW (Heizkörper, Elektrokonvektor o.ä.) verbraucht bei ununterbrochenem Betrieb in einer Stunde 2 kWh Wärme ab und verbraucht dabei auch 2 kWh Energie. beschleunigen. Sind 50 km/h erreicht, schaltet sich der Motor automatisch wieder ab usw. usf.... Man kann sich vorstellen - mal abgesehen vom Komfort -, dass eine solche Betriebsweise bei einem Auto, aber auch bei einem Heizkessel, eine starke Belastung der Baugruppen durch das häufige An-Aus darstellt. Außerdem wird der Wirkungsgrad≡Wirkungsgrad≡ Der Wirkungsgrad stellt das Verhältnis von nutzbarer zu aufgewendeter Energie bzw. Arbeit oder Leistung dar. Bei Wärmeerzeugern, die Brennstoffe wie Öl, Gas, Holz oder Kohlen verbrennen, unterscheidet man: Feuerungswirkungsgrad, Normnutzungsgrad, Jahresnutzungsgrad. Bei Wärmepumpen wird der Wirkungsgrad mit der Leistungszahl ausgedrückt. durch die zahlreichen Startvorgänge verschlechtert. Die Schadstoffemissionen liegen bei einer derartigen Betriebsweise besonders hoch.

Dieses "Takten" bzw. An-Aus-Verhalten kann durch den Einsatz von mehrstufigen bzw. modulierenden Brennern in Heizkesseln und Thermen≡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. bzw. Wärmepumpen umgangen werden.

Wärmeerzeuger mit Leistungsmodulation können unterschiedliche Wärmeleistungen abgeben. Sie schalten innerhalb ihres Leistungsbereiches nicht ab, sondern drosseln bzw. erhöhen die Wärmeabgabe stetig entsprechend dem Wärmebedarf.

Die Leistungsmodulation bietet eine Reihe von Vorteilen. Vor allem wird in der Übergangszeit - es ist nur eine geringe Heizlast vorhanden - vermieden, dass das Heizgerät

• mit einer völlig unangepassten, zu großen Leistung und
• nur kurzzeitig in Betrieb geht.

Der modulierende Betrieb eines Heizgerätes sichert

• lange Brennerlaufzeiten
• bei günstigstem Wirkungsgrad und
• niedrigen Schadstoffemissionen.

Werden modulierende Heizgeräte eingesetzt, ist der Einsatz eines Pufferspeichers≡Pufferspeicher≡
Ein Pufferspeicher dient in Heizungsanlagen der Speicherung von Heizungswasser (nicht Trinkwasser!). Pufferspeicher werden eingesetzt zur Verbesserung des Wirkungsgrades und der Verbrennung (Festbrennstoffe), zur Überbrückung von Stromsperrzeiten bei Wärmepumpen und zur Zwischenspeicherung von Anfallwärme (Holzheizungen, Solaranlagen). Pufferspeicher können drucklos (Material auch Kunststoff) oder (überwiegend) mit Heizungsanlagenvordruck (Stahl) betrieben werden. für Heizungswasser zur Begrenzung häufiger Start- und Abschaltvorgänge nicht mehr notwendig (ausführlich in »› Verringerung der Zahl der Start- und Abschaltvorgänge durch einen Pufferspeicher). Modulierende Heizgeräte sind in der Gas-Brennwerttechnik heute Standard (ergänzende Hinweise in »› Was bedeutet "modulierendes Gas-Brennwertheizgerät" und ist diese Betriebsart vorteilhaft?)

siehe auch