Eine wirtschaftlich sinnvolle Alternative - Marktübersicht Brennwerttechnologie: Kompakt Brennwertgeräte und Hybridsysteme

Auch wenn zunehmend der Einsatz von Regenerativen Energien für den Energiebedarf der Wohn- und Geschäftsgebäude genutzt werden, so wird der Bedarf zur Wärmeversorgung langfristig nicht ohne Energie wie Erdgas und Heizöl gedeckt werden können. Aufgrund von Berechnungsbeispielen lassen sich die umfangreichen Wärmeerzeugersysteme sowohl aus dem fossilien als auch aus dem regenerativen Ener­gieumfeld vergleichen bzw. analysieren. In diese Berechnungen gehen ebenso die Kombinationsmöglichkeiten, wie die solare Warmwasserbereitung und solare Heizungsunterstützung ein. Die Ergebnisse lassen erkennen, dass zu den effektivsten Lösungen die Gas- und Ölbrennwert-Wärmeerzeuger und deren Kompaktgeräte bzw. Hybrid-Systemlösungen, wie z.B. Brennwert-Wärmeerzeuger mit Solarthermie-Wärmepumpe, gehören.

Brennwert-Kompaktgeräte mit Warmwasser-Speicher
Je nach Rahmenbedingungen kann sich mit einem Gas-Brennwertgerät in Kombination mit einer Solarthermieanlage eine energetisch und wirtschaftlich sinnvollere Alternative ergeben. Um die Brennstoffkos­ten für Erdgas oder Öl auf ein Minimum zu reduzieren, werden von den Anlageneignern und Investoren zunehmend Kompakteinheiten mit Nutzung der Solarthermie zur Warmwasserbereitung bevorzugt. Der Einsatz von Kompakteinheiten bietet sich auch für Objekte an, bei denen der Platz für einen Brennstofflagerraum fehlt oder keine Erdarbeiten für Erdkollektoren durchgeführt werden können. Als „Favoriten“ gelten weiterhin Kompakt-Gas-Brennwert-Wärmeerzeuger mit Solar-Warmwasserspeicher.
Die Gas-Brennwert-Kompaktgeräte zeichnen sich neben dem reduzierten Raumbedarf durch einfache und schnelle Montage aus, weil zwischen dem Wärmeerzeuger und dem Warmwasserbereiter keine zusätzliche Verrohrung erforderlich ist und die Komponenten (Pumpe, Regelung etc.) bereits vormontiert sind. Die Wärmeerzeugung erfolgt durch eine Leistungsanpassung an den tatsächlich benötigten Energiebedarf mittels modulierender Betriebsweise.

Auszug der Produkthersteller
Das Gas-Kompaktbrennwertgerät „Logamax plus GB172 T“ von Bosch Thermotechnik Buderus, Wetzlar, wird für den Einsatz in Alt- und Neubauten zur Heizung und Warmwasserbereitung mit unterschiedlichen Speichern (Rohrwendel-, Schichtenlade- und solarem Warmwasserpeicher) in den Leistungsgrößen 14, 20 und 24 kW hergestellt.
Der modulierende Leistungsbereich erstreckt sich für den „GB172-14 T120“ mit 2,9 bis 14,2 kW, für den „GB172-14 T150“ mit 2,9 bis 14,2 kW und für den „GB172-20 T150“ mit 4,7 bis 20,4 kW.
Das kompakte Gas-Brennwert-Wandgerät „CerapurAcu“ von Bosch-Thermotechnik Junkers, Wernau, für die Heizung und Warmwasserbereitung verfügt über ein Speichervolumen von 42 l. „CerapurAcu“ hat eine max. Nennwärmeleistung 21,8 kW und eine max. Warmwasserleistung von 28 kW.
Die Gas-Brennwert-Standgeräte „CerapurModul“ von Junkers bieten mit einem  Leistungsspektrum von 14 bis 30 kW und dem energieeffizienten Betrieb sowie der platzsparenden Ausführung einen idealen Einsatz in Ein-, Zwei- oder Dreifamilienhäusern. Die Eco-Schichtladefunktion garantiert zudem einen konstant hohen Warmwasserkomfort bei deutlich geringerem Energieverbrauch. Die Modelle „ZBS 14/100“; „ZBS 22/100“; „ZBS 22/150“ und „ZBS 30/150“ haben eine max. Nennwärmeleistung von 14,2, 21,8, 21,8 und 30,6 kW und erreichen eine max. Warmwasserleistung von 15,8, 28, 28 kW und 31 kW.
Die bodenstehenden Gas-Brennwert-Wärmeerzeuger „CerapurModul-Smart“ von Junkers bieten mit ihrem integriertem Schichtladespeicher und geringem Platzbedarf und kleinem Speichervolumen von 75 l einen hohen Warmwasserkomfort. Das Modell „ZBS 22 / 75 Smart“ erreicht eine max. Nennwärmeleistung von 21,8 kW und stellt eine max. Warmwasserleistung von 28 kW zur Verfügung.
Die Kombination von Gas-Brennwerttechnik und Solarthermie wird als interessante Systemlösung mit optimaler Energieeffizienz eingestuft. Das bodenstehende „CerapurModul-Solar“ von Junkers – bestehend aus leistungsstarker Brennwerttechnik und zukunftsweisender Solarnutzung - bietet sich aufgrund der Hocheffizienzpumpe der Energieeffizienzklasse A+, der Eco-Schichtladefunktion und dem patentierten Regelungsverfahren „SolarInside-ControlUnit“ speziell für den Einsatz im Einfamilien- und Reihenhaus an. Die Komplettausstattung des „CerapurModul-Solar“ wird mit Solarregelung, Ausdehnungsgefäß, Umwälzpumpe sowie allen Bedien- und Sicherheitseinrichtungen ausgeliefert. Das Modell „ZBS 14/210 S-3 MA 23/21 Solar“ erreicht eine max. Nennwärmeleistung von 14,2 kW bei einem Modulationsbereich von 3,3 bis 14,2 kW und stellt eine max. Warmwasserleistung von 15,8 kW zur Verfügung.
Das wandhängende „CerapurSolar-Comfort“ beruht auf dem selben innovativen Konzept wie die „CerapurSolar“. Als komfortable Lösung für die Warmwasserbereitung verfügt es zusätzlich noch über einen 75-l-Schichtladespeicher.
Die Brennwert-Kompaktwärmeerzeuger „CC 101 BW-20“ und „BW 25“ der Carl Capito Heiztechnik GmbH, Neunkirchen, mit Unterstellspeicher Glattrohr-Wärmeübertrager 143 l, werden mit einem Gas-Gebläsebrenner oder Öl-Blaubrenner ausgerüstet und haben eine Leistung von 20 und 25 kW.
Die Brennwert-Wärmeerzeuger der Serie „Calora Tower“ von De Dietrich Remeha GmbH, Emsdetten, werden als Gas- und Öl-Brennwertgeräte hergestellt und können auf unterschiedliche Weise miteinander kombiniert werden. Die Gas-Brennwert-Wärmeerzeuger werden in den Leistungsklassen 15, 25 und 35 kW hergestellt. Je nach Einsatzzweck stehen drei Speichermodule zur Verfügung: Ein „High-Load“-Ladespeicher mit 100 l, ein „Standard-Load“-Rohrschlangen-Speicher mit 160 l und ein „Solar-High-Load“-Solar-Ladespeicher mit 220 l.
In den Gas-Brennwertkompaktgeräten „ProCon Streamline Flash“ im Leistungsbereich von 7,2 bis 27,3 kW und „ProCon GWB Kompakt“ im Leistungsbereich 6,3 bis 26,2 kW von MHG Heiztechnik GmbH, Buchholz i. d. Nordheide, sind Schichtspeicher integriert, die mit einem Modulationsbereich von nahezu 1 : 4 arbeiten.
Vaillant Deutschland aus Remscheid präsentiert die neuen wandhängenden Gas-Brennwertgeräte „ecoTEC plus“  als Kombigeräte mit integriertem Speicher (VCW) oder als Kombigerät (VCI) mit Warmwasserkomfort. Die  Kompakt-Gas-Brennwertsysteme „ecoCOMPACT“ werden in den Baugrößen „VSC 126/3-5 140“, „VSC 196/3-5 150“ und „VSC 246/3-5 210“ für Nennwärmeleistungen (bei 60/40°C) von 4,4 bis 14,4 kW, 5,9 bis 19,6 kW und 9 bis 25,8 kW mit integriertem Schichtladespeicher (100 bzw. 150 l ) hergestellt.
Das „Thermo Condens Kompakt“ Brennwertgerät von Max Weishaupt GmbH, Schwendi, wird mit dem „Aqua Power“ für höchsten Warmwasserkomfort hergestellt. Der integrierte Schichtenspeicher des „Thermo Condens Kompakt“ hat ein Speichervermögen von 115 l. Aufgrund des zusätzlichen „Inox-Plattenwärmeübertragers“ hat der „Aqua Power“ eine Warmwasserleistung über 200 l. Kennzeichnend für den „Aqua Power“ ist der energetische Vorteil, weil das Brennwertgerät auch während des Warmwasser-Aufheizprozesses im Kondensationsbetrieb arbeiten kann.
Die Wolf GmbH, Mainburg, hat die Baugruppe der Gas-Brennwerttherme „ComfortLine“ mit Edelstahl-Warmwasser-Wärmeübertrager und Schichtspeicher in Modulbauweise konzipiert. Das Kompaktgerät wird als „CGS-2-14/120L“, „CGS-2-20/160L“ und „CGS-2-24/200L“ angeboten. Für die Gas-Brennwerttherme „CGB-2-20“ wird bei der Speicherbeladung eine Booster-Leistung von 22,2 kW und für das „CGB-2-24“ von 27 kW erreicht. Aufgrund der hohen Leistungskennzahl beim „CGS-2-14/120L“ von NL = 1,3 bzw. beim „CGS-2-20/160L“ mit NL = 2,5 (bei einer Aufheizung von 10°C auf 60°C) werden in kürzester Zeit Komfort-Warmwassertemperaturen erreicht.

Kompakt-Öl-Brennwert-Wärmeerzeuger mit WW-Speicher
(Herstellerauszug)
Die Brötje GmbH, Rastede, produziert das neue Öl- Kompakt-Brennwertzentrum „NovoCondens SOB“ mit einer Leistung von 18 und 26 kW und der integrierten Systemregelung „ISR Plus“ mit Schichtspeicher „EAS SSP“ Ladesystem. Die Kernkomponenten der „Öl-Brennwertunit“ bilden der Primärwärmeübertrager und der Blau­brenner. Als Schichtspeicher können die Typen „120 C“ bis „200 C“ sowie „300 C“ bis „500 C“ eingesetzt werden.
Das kompakte Öl-Brennwertgerät „CC 271 BW/S-CC 61.901“ von Capito Heiztechnik GmbH, Neunkirchen, im Leistungsbereich von 10 bis 50 kW, enthält einen Solarthermie-Wärmeübertrager und kann mit einem Schichtspeicher von 270 bis 900 l Inhalt kombiniert werden.
Die Stand- Brennwert-Wärmeerzeuger „OSCR Condens“ von Oertli-Rohleder Wärmetechnik GmbH, Möglingen; können mit drei Speichertypen kombiniert werden – als nebenstehende oder in aufgesetzter Option auf dem „100 HL“-Speicher als „ŒnoviaTower Öl“. In Kombination mit dem Solarspeicher „ŒcaLoad 220 HL“ besteht eine Kommunikation zwischen Solarregelung und Wärmeerzeugerregelung.
Das Öl-Brennwert-Kompaktgerät „Vitoladens 300 W“ von Viessmann, Allendorf, wird für Einfamilienhäuser im Neubau und Modernisierung im Leistungsbereich von 12,9 bis 23,5 kW mit einem zweistufigen Kompact-Blaubrenner ausgerüstet und lässt sich in Kombination mit einen 130-l- Speicher zum „Vitoladens 333 F“ erweitern.
Mit dem „Vitosolar 300 F“ bietet Viessmann einen hocheffzienten Öl-Brennwert-Wärmeerzeuger für Neubauten und Modernisierungsgebäude an. Das Kompaktgerät wird mit dem „Vitocondens 300 W“ als Öl-Brennwert-Wandgerät im Leistungsbereich von 12,9 bis 23,5 kW produziert.
Der Öl-Brennwert-Wärmeerzeuger „Thermo Condens WTC-OB“ von Max Weishaupt, Schwendi, kann den Warmwasserkomfort in Kombination mit einem „Aqua Bloc WAB155“ decken. Zur Warmwasserbereitung stehen in Verbindung mit einem Brennwert-Wärmeerzeuger die „Aqua-Standardspeicher“ in fünf Baugruppen von 150 bis 500 l zur Verfügung. Zudem kann der „Aqua Tower“ mit 140 l in das System eingebunden werden. Im bivalenten Betrieb mit einer Solarthermieanlage werden zwei Glattrohr-Wärme­übertrager „WASol“ mit einem Inhalt von 310 bis 510 l integriert. Als Energiespeicher kann die Baureihe „WES“ mit einem Speicherinhalt von 660 bis 910 l integriert werden.

Hybridsystem: Gas-Brennwertgeräte und Solarthermie-Wärmepumpe
Bei einer Renovierung und Modernisierung möchten etliche Gebäudeeigner bzw. Investoren zusätzlich zu dem bestehenden Gas- oder Öl-Brennwert-Wärmeerzeuger die Vorteile einer Wärmepumpe nutzen. Aufgrund dieser Hybridlösung lassen sich ökologische Vorteile und ökonomische Gewinne erreichen.
Die Entscheidung für einen monovalenten oder bivalenten Betrieb lässt sich nach den Empfehlungen der Wärmepumpenhersteller ausrichten. Vor der Auswahl der Wärmepumpe muss die wirtschaftliche und energetische Gesamtbilanz der Anlage ermittelt werden. Um sämtliche Vorteile einer bivalenten Betriebsweise nutzen zu können, sind elektronische Regelungen zu integrieren, die auf die Wärmepumpe und den Kältekreislauf wirken und auf sämtliche Peripheriegeräte einwirken. In Abhängigkeit von der jeweils ausgewählten Betriebsweise sind primär die Funktionen wie eine genau programmierte wärmebedarfsabhängige Zuschaltung des zweiten Wärmeerzeugers und eine abgestimmte Regelung der Mischer, die Vorrangschaltung zur Warmwasserbereitung sowie die Ansteuerung der Ladepumpe von Bedeutung.
Als einfache und zugleich effiziente Lösungsvariante stellt sich eine Kombination aus PV-Anlage mit einer Warmwasser-Wärmepumpe zur Wärmeerzeugung und Warmwasserspeicherung dar, denn das Warmwasser lässt sich stets dann speichern und lange vorhalten, wenn die PV-Module den Solarstrom generieren.

Auszug der Produkthersteller
Mit der „CerapurSolar“ ist es Bosch Thermotechnik Junkers gelungen, die Brennwerttechnik mit der Solarthermie zu kombinieren. Das wandhängende Hybridsystem besteht aus einem Gas-Brennwertgerät in Kombination mit einer Erd- und Luftwärmepumpe und wurde speziell für den Einsatz zur Modernisierung in Einfamilienhäusern entwickelt. Das Hybridsystem  „Cerapur Aero“, kombiniert mit einer Luft/Wasser-Wärmepumpe und einer Leistung von 2 kW, erreicht nach Herstellerangaben einen COP-Wert von 3,5 bei A7/W25 (EN 14511). Die jeweils günstigste Arbeitsteilung wird durch die Regelung „OptiEnergy“ in Abhängigkeit von der Außentemperatur bestimmt. Bei niedrigen Außentemperaturen arbeitet nur das Gas-Brennwertgerät, in den Übergangszeiten sind beide Komponenten im Einsatz.
Mit der Regeltechnik, dem 3-Wege-Mischventil und der „SolarInside Control­Unit“ wird eine sehr gute Nutzung der Solarenergie erreicht, die nicht nur zur Warmwasserbereitung, sondern auch zur Heizungsunterstützung dient.
Die „Supraeco SAS Hybrid SAS Hybrid HSC“ eignet sich vor allem für Bestandsgebäude – zur Nachrüstung, aber auch zur Modernisierung veralteter Heizungsanlagen. Im Vergleich zu einer Heizung, die ausschließlich ein Gas-Brennwertgerät zur Wärmeerzeugung nutzt, sinken die Energiekosten mit der „Supraeco SAS Hybrid“ um bis zu 30 %. Das System umfasst eine Wärmepumpen-Außeneinheit, die Inneneinheit „HSC“ (Hybrid Split Cerapur) mit Umwälzpumpe der Energieeffizienzklasse A und einen witterungsgeführten FW-200-Regler. Zusätzlich wird ein Gas-Brennwertgerät erforderlich, wobei sich die „Supraeco SAS Hybrid“ mit jedem Gas-Brennwertgeräte der Baureihe „Cerapur“ ab dem Baujahr 2007 kombinieren lässt. Das Hybridsystem wird mit der Regelung „OptiEnergy“ gesteuert. Das System „Supraeco SAS Hybrid SAS Hybrid HSC“ erreicht eine Heizleistung von 4,7 kW (7/35°C nach EN 14511) und einen COP von 4,4 (7/35°C nach EN 14511). Als Kältemittel wird R 410 A eingesetzt. Der Schallleistungspegel beträgt bei max. Brennwert- und Wärmepumpenleistung 46 dB (A).
Das Hybridsystem von MHG Heiztechnik besteht aus dem wandhängenden „ProCon Streamline“ Gas-Brennwert-Wärmeerzeuger und der Luft-/Wasser-Wärmepumpe „ThermiAir“. Das System kann mit einer modulierenden Leistung von 7,7 bis 24,8 kW und mit einer modulierenden Luft/Wasser-Inverter-Wärmepumpe (Inverter-Technologie) im Leistungsbereich von 3,1 bis 10,5 kW oder als Hybrid-Wärmezentrale im Leistungsbereich von 5,2 bis 40,9 kW mit einer Sole/Wasser-Wärmepumpe im Leistungsbereich von 15,3 bis 40,9 kW kombiniert werden. Die Leistungszahlen liegen nach Herstellerangaben über 3,5.
Mit der „HotHybrid“ Inverter-Wärmepumpe stellt Remko Klima- und Wärmetechnik, Lage, eine Systemlösung zur Kombination mit einem Gas- oder Öl-Brennwert-Wärmeerzeuger in Alt- und Neubauten mit Leistungen von 15, 18 und 22 kW zur Verfügung. Die gesamte Steuerung der Anlage erfolgt durch den Wärmepumpenmanager.Den überwiegenden Wärmeanteil, z.B. bis zu einer Außentemperatur von 0 °C, liefert die Wärmepumpe. Bei einer Unterschreitung des Bivalenzpunkts schaltet sich der Brennwert-Wärmeerzeuger ein. Mit der Invertertechnologie „EcoTec“ lässt sich eine modulierende Leistungsanpassung der Wärmepumpe realisieren und so die Energiekosten indirekt senken. Externe  Gas-/ oder Öl-Brennwertgeräte können in Verbindung mit der Schüco „Hybrid-Wärmepumpe“ und Remko-„EcoTec“ eingebunden werden.
Schüco International, Bielefeld, hat für Bestandsgebäude und für Neubauten ein modulares und ein solargeführtes Heizsystem in energieeffizienter Kombination mit der Gas-Brennwerttechnologie und Wärmepumpe entwickelt. Die Hybrid-Wärmepumpen – bestehend aus einem Gas-Brennwert-Wärmeerzeuger, einer Luft/Wasser-Wärmepumpe und einem Solar-Kombispeicher – deckt ca. 70% der im Jahr erforderlichen Heizenergie aus regenerativen Quellen ab. Mit der Hybrid-Wärmepumpe wird zu jeder Tages- und Nachtzeit und bis zu einer Außentemperatur von 0°C der komplette Heizbedarf für Heizungsunterstützung und Warmwasserbereitung abgedeckt. Die Solarmodule werden mit der neuen Split-Luft/Wasser- Wärmepumpe und dem neuen Gas-Brennwertgerät kombiniert, wobei mithilfe der neuen Regelung primär die regenerative Energie genutzt wird.
Das Hybridgerät „Vitocaldens 222-F“ von Viessmann, bestehend aus Elektro-Split-Wärmepumpe und Erdgas-Brennwert-Wärmeerzeuger sowie integriertem 130-l-Ladespeicher, bietet sich als Lösung zur Heizungsmodernisierung und Warmwasserversorgung in Einfamilienhäusern an. Die Split-Wärmepumpe deckt mit einer Leistung von bis zu 7,7 kW die Grundlast ab. Der COP-Wert liegt bis 5,1 (bei Luft 7°C/Wasser 35 °C nach EN 14511). Der Gas-Brennwert-Wärmeerzeuger schaltet sich an kalten Tagen durch Bivalenzpunkt­adaption automatisch hinzu und bietet zur Spitzenlastsicherung (bei tieferen Außentemperaturen und schnellerem Warmwasserbedarf) eine zusätzliche Heizleis­tung von 19 kW. Insofern hat der Nutzer die Wahl zwischen einem ökonomisch und einem ökologisch optimierten Betriebsprogramm. Vom Energiemanager wird automatisch der jeweils optimale Bivalenzpunkt ermittelt, d.h. der Betriebspunkt, an dem von einem auf den anderen Wärmeerzeuger umgeswitcht wird. Der Energiemanager vergleicht zu diesem Zweck in Abhängigkeit vom Betriebsprogramm die Gas- und Strompreise, Primärenergiefaktoren oder die aktuellen Außen- und gewünschten Vorlauftemperaturen. Vom Energiemanager kann zudem auch eine Komfortfunktion aktiviert werden, die über das Gas-Brennwertmodul für eine schnelle Brauchwassererwärmung sorgt. „Inox-Radial“-Wärmetauscher und zwei Wärmeerzeuger erhöhen die Betriebssicherheit bei hohem Warmwasserkomfort. Das Wärmepumpen-Kompaktgerät ist zudem für die Nutzung von selbst erzeugtem Strom aus einer PV-Anlage vorbereitet.

Sinnvolle Alternative
Die Kombination von Brennwert-Wärmeerzeuger mit einer Solarthermieanlage stellt sich als wirtschaftlich sinnvolle Alternative dar, weil hier die etwas längere Amortisationszeit durch den regenerativen Energiegewinn zur Heizungsunterstützung und zur Warmwasserbereitung kompensiert wird. Bei der Energiespar-Kombination von Erdgas-Brennwerttechnologie und Solarthermie bildet die Gasheizung die Basisversorgung für Heizung und Warmwasserbereitung. Die Solarthermieanlage liefert im Sommerhalbjahr den überwiegenden Anteil an regenerativer Energie zur Wärmeproduktion. Durch die Nutzung der Solarwärme bleiben die jährlichen Einsparungen erhalten.
Die Brennwerttechnologie wird zukünftig sicherlich auch in Form von Paketlösungen angeboten, da die Wärme­energie aus den Brennstoffzellen-Heizgeräten (BZHG), Kleinst KWK-Anlagen oder Zeolith-Gaswärmepumpen zur Deckung der Jahresenergieversorgung im monovalenten Betrieb nicht ausreichen. Insofern gehört zur Abdeckung der Spitzenwärmelasten ein integrierter Gasbrennwert-Wärmeerzeuger, der dann im bivalenten Betriebsmodus betrieben wird.

Autor: Dipl.-Ing. Eric Theiß ist als freier Journalist mit den Themenschwerpunkten Technische Gebäudeausstattung (TGA) und rationelle Regenerativtechnologien tätig. 81369 München, dipl.ing.e.theiss@online.de

pdf "Tabelle1.pdf" hier herunterladen.

pdf "Tabelle2.pdf" hier herunterladen.

pdf "Tabelle3.pdf" hier herunterladen.