Holzpellets - Heizen mit Zukunft und Komfort

Teil 2: Planung und Auswahl der Kesselanlage

Bernd Geschermann*

Der erste Teil dieser Aufsatzfolge hat sich mit der Marktentwicklung, der Technik und den gesetzlichen Anforderungen für Pelletheizungen befasst. Im zweiten Teil werden Hinweise für die Planung und Auslegung solcher Anlagen gegeben.

Grundsätzlich unterscheidet sich die Dimensionierung eines Pelletkessels nicht von der eines Öl- oder Gaskessels. Wenn der Wärmebedarf des Gebäudes bekannt ist bzw. berechnet wurde, wird die passende Kesselgröße ausgewählt. Einige Besonderheiten gibt es aber doch zu berücksichtigen: Während Öl- und Gaskessel eine Überdimensionierung der Kesselleistung ohne größere Einbußen beim Jahresnutzungsgrad verkraften, reagieren viele Pelletkessel wegen ihrer geringeren Modulationsweite der Leistung (in der Regel zwischen 30 und 100 %) und wegen des höheren Aufwandes für die Zündung des Brennstoffes empfindlicher. Zudem bieten einige Hersteller nur Konstanttemperaturkessel an, die keine Modulation der Kesseltemperatur zulassen und nur durch das Takten des Kessels in der Leitung geregelt werden. Des Weiteren können die meisten Pelletkessel nicht als Niedertemperaturkessel mit Rücklauftemperaturen unter 60°C betrieben werden. Bei tieferen Rücklauftemperaturen könnte es sonst zu einer Kondensation der Abgase mit entsprechenden Korrosionsproblemen am Kessel kommen. Pelletkessel mit Brennwertnutzung sind zur Zeit in der Entwicklung. In Österreich werden Brennwertanlagen auch bereits eingebaut, in Deutschland sind diese Kessel aber noch nicht erhältlich.

Marktübersicht Pelletheizungen

Mit der Marktübersicht Pelletheizungen hat die Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR) eine Broschüre aufgelegt, die alle für den Kesselkäufer relevante Informationen bündeln soll. Die Auflistung der im Handel erhältlichen Pelletkessel wird durch verständliche Erörterungen zu Einbau und Betrieb abgerundet. Die Marktübersicht ist kostenlos erhältlich und kann telefonisch unter 03843/6930-0 oder per E-Mail: infomaterial@fnr.de bestellt werden.

Aus den bereits genannten Gründen ist für Pelletkessel daher meistens eine Rücklauftemperaturanhebung erforderlich. Diese kann über ein Dreiwegeventil im Kesselkreis oder durch entsprechende Kesselkonstruktionen erreicht werden. Die meisten Hersteller haben diese Rücklauftemperaturanhebung in ihre Kesselregelung bereits integriert. Beim Betrieb des Heizkessels in einem geschlossenen Heizsystem muss eine thermische Ablaufsicherung eingebaut und an einen Sicherheitswärmetauscher angeschlossen werden. Diese ist notwendig, da die Wärmezufuhr, etwa im Falle einer Betriebsstörung (Pumpenausfall), nicht sofort unterbrochen werden kann und daher die Gefahr einer Überhitzung des Kessels besteht. Aus dem gleichen Grund sollte bei größeren Anlagen (über 50 kW) eine Wassermangelsicherung vorgesehen werden. Weitere Hinweise zur sicherheitstechnischen Ausstattung enthalten die Installationsvorschriften der Hersteller.

Bei der Auswahl des Kessels sollte man auch auf die Art der automatischen Zündung des Brennstoffes achten. Im Wesentlichen sind zwei unterschiedliche Systeme am Markt:

Zündung über Heißluftgebläse oder
Zündung durch einen Elektroheizstab.

Generell kann man sagen, dass die Zündung über einen Elektroheizstab deutlich weniger Elektroleistung erfordert ist als die Zündung über ein Heißluftgebläse.

Übersicht Feuerungssysteme.

(Quelle: FNR)

Aufstellung der Heizungsanlage

Der Kessel sollte möglichst nahe am Pelletlagerraum aufgestellt werden, um kurze Transportwege für den Brennstoff zu gewährleisten. Bei einem Pellettransport über Unterdrucksaugsysteme empfiehlt sich unter Umständen ein integrierter Tages- bzw. Wochenbehälter für den Brennstoff. So kann die geräuschintensive Pelletförderung aus dem Lagerraum auf eine minimale Frequenz beschränkt werden. Zusätzliche bauaufsichtliche Anforderungen für Pelletkessel im Vergleich zu Öl- oder Gaskesseln bis 50kW gibt es in der Regel nicht.

Pelletkessel werden bislang nur als bodenstehende Kessel geliefert. Die Aufstellfläche für den eigentlichen Kessel ist nicht größer als für einen Gas- bzw. Ölkessel. Ein 15kW Kessel hat z.B. eine Grundfläche von etwa 1m². Zusätzlicher Raumbedarf ist jedoch für die Fördereinrichtung bzw. für den Brennstoffbehälter erforderlich. Bei der Kesselauswahl muss darauf geachtet werden, dass die Brennstoffzuführung zum Kessel von allen Seiten möglich ist. Wenn dieses nicht der Fall ist, muss die Fördereinrichtung bzw. die Kesselausrichtung angepasst werden. Zudem müssen der Rauchgaswärmetauscher und der Aschebehälter für eventuelle Reinigungsarbeiten zugänglich sein.

Möglichkeiten zur hydraulischen Einbindung von Pelletheizungen.
(Quelle: Ökofen)

Hydraulische Einbindung

Die meisten Pelletkessel werden aus den bereits genannten Gründen mit Vorlauftemperaturen von über 60°C betrieben. Daher ist meistens eine zentrale Temperaturregelung für die Heizkreise erforderlich. Mit dieser Temperaturregelung lassen sich dann alle Wärmeverbraucher an den Pelletkessel anschließen. Insbesondere beim Neubau eines Einfamilienhauses wird die Kesselleistung häufig nicht mehr durch den Wärmebedarf, sondern durch den Warmwasserbedarf bestimmt. Daher muss die Warmwasserbereitung verstärkt in die Überlegungen zur Kesseleinbindung mit einbezogen werden. Pelletkessel benötigen durch den größeren Wasserinhalt im Kesselkörper längere Aufheizzeiten. Aus diesem Grund sind sie etwas träger bei der Warmwasserbereitstellung als Öl- oder Gaskessel. Pelletkessel arbeiten am effektivsten unter Volllastbedingungen. Ein häufiges Takten reduziert - wie bei jeder technischen Anlage - die Lebensdauer. Außerdem sind die Schadstoffemissionen beim Start eines Brenners am höchsten. Als Lösungsansatz bietet sich die Installation eines Pufferspeichers an. In diesem wird Wasser als Energiepuffer genutzt. Da dieser Speicher sowohl zur Pufferung der Kesselleistung als auch als Energiespeicher für die Warmwasserbereitung genutzt werden kann, entstehen auch keine hygienischen Probleme wie bei der Bevorratung von Brauchwarmwasser. Auch im Hinblick auf die Kombination mit einer Solaranlage bietet der Einsatz eines Pufferspeichers Vorteile, da dieser sowohl für die Solaranlage als auch für den Pelletkessel genutzt werden kann. Bei Mehrkesselanlagen kann der Pufferspeicher zusätzlich als hydraulische Weiche eingesetzt werden. Beim Einsatz einer Solaranlage ist es sinnvoll, einen Schichtenspeicher einzusetzen, um die Ausnutzung der Solaranlage zu verbessern. Von verschiedenen Anbietern werden Schichtenspeicher in unterschiedlichen Ausführungen angeboten. Die in einem Pufferspeicher speicherbare Energiemenge hängt neben dem Volumen entscheidend von der möglichen Temperaturspreizung ab. Als überschlägige Auslegung kann man für reine Pelletkessel 25l Puffervolumen je kW Kesselleistung ansetzen. Insbesondere bei Heizungssystemen mit niedrigen Rücklauftemperaturen können mit einem Speicher erhebliche Energiemengen gepuffert werden. Die Dimensionierung des Speichers muss immer angepasst an das jeweilige Gesamtsystem erfolgen. Wenn für das Heizungssystem ein Pufferspeicher eingesetzt wird, sollte der Kessel eher knapp dimensioniert werden. Bei der Einbindung einer Solaranlage orientiert sich die Größe des Pufferspeichers an den Erfordernissen der Solaranlage. Der Einsatz von Schichtenspeichern ist insbesondere beim Einsatz von Solaranlagen und bei der Warmwasserbereitung fast unumgänglich. Von einigen Herstellern werden Gesamtpakete angeboten, bei denen die jeweiligen Komponenten bereits aufeinander abgestimmt sind. Ein Pufferspeicher ist für einen Pelletkessel nicht zwingend notwendig, er kann jedoch den Jahresnutzungsgrad einer Pelletzentralheizungsanlage insbesondere bei größeren Anlagen erheblich verbessern.

Schnittbild eines Pellet-Brennwertgerätes.
(Quelle: Ökofen)

Abgas

Festbrennstoffkessel benötigen einen Abgaskamin. Der Anschluss an den Kamin ist vergleichbar mit dem Anschluss eines Ölkessels. Um eine gleichbleibend hohe Verbrennungsqualität zu gewährleisten, ist der Einsatz eines Kaminzugbegrenzers sinnvoll. Vor der Sanierung einer Heizungsanlage sollte der Schornsteinfeger hinzugezogen werden, um zu beurteilen, ob die Pelletheizungsanlage an den vorhandenen Schornstein angeschlossen werden kann. Bei zu großen oder sehr schlecht gedämmten Kaminen kann es auch bei Pelletheizungen zu einer Durchfeuchtung des Kamins kommen. Fortsetzung folgt

Internetinformationen:
www.ea-nrw.de
www.pelletsheizung.com
www.fnr.de

*) Bernd Geschermann, Mitarbeiter der Energieagentur NRW, Wuppertal, www.ea-nrw.de

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