Ausgabe 2/2005 Seite 12 f.

Ausbildung

Fachbericht (Beschreibung/Skizze) Nr.: 2 Woche: 6

Thema: Gas-Brennwertanlagen

Erdgas und Flüssiggas sind moderne Heizenergien, die unabhängig vom Leitungsnetz überall eingesetzt werden können. Moderne Gasheizungen haben niedrige Emissionswerte, Schwefel und seine Verbindungen sind nur in geringen Spuren im Flüssiggas enthalten. Flüssiggas, z.B. Propan, Butan und deren Gemische, sind Kohlenwasserstoffe. Diese verflüssigen sich bereits unter geringem Druck, sind jedoch unter normalen atmosphärischen Bedingungen gasförmig. In flüssigem Zustand ist das Volumen gegenüber dem Gasvolumen sehr gering (1:260). Dadurch können große Energiemengen gelagert werden. Das Gas geht bei der Entnahme vom flüssigen in den gasförmigen Zustand über.

Mithilfe von gasbeheizten Brennwertanlagen lässt sich derzeit die größte Energiemenge gewinnen.

Vor- und Nachteile gasbetriebener Brennwerttechnik

- Mehrkosten Brennwertgerät,

- Mehrkosten durch Schornsteinsanierung bei Altbauten,

- höhere Anlagenkosten,

- Kondensat muss evtl. neutralisiert werden,

- kein spezieller Heizraum notwendig,

- bei witterungsgeführter Regelung: optimale Leistungsanpassung,

- komfortable Energie, kein Schmutz,

- großer Anwendungsbereich, bereits ab 10 kW,

- Energieeinsparung bis zu 12% gegenüber Niedertemperaturkesseln,

- CO2-Emissionen können um bis zur Hälfte sinken,

- integrierte Sicherheitsarmaturen überwachen z.B. Gaszufuhr, Druck, Zündung,

- alle Geräte mit DIN-DVGW-Zeichen.

Einsatzbereich

- Zentrale Beheizung von Wohnungen, Ein- und Mehrfamilienhäusern,

- Leistungsstufen ab 10 kW,

- Warmwasserbereitung in der Regel über indirekt beheizten Speicher.

Aufstellort

Ein Heizraum ist bis zu einer Nennwärmeleistung von 50 kW nicht notwendig. Der Aufstellraum kann daher auch für andere Zwecke genutzt werden. Mögliche Aufstellung sind daher das Dachgeschoss, der Keller oder die Wohnung. Kessel und wandhängende Gasgeräte sind heute sehr kompakt gebaut. Der Warmwasserspeicher kann aufgesetzt, untergebaut oder neben dem Kessel angebracht werden.

 

Prinzip der Brennwerttechnik

Bei der Verbrennung entstehen durch die Verbindung des Kohlen- und Wasserstoffes mit Sauerstoff Abgase mit Kohlendioxid und Wasserdampf. Diesen Verbrennungsprodukten wird in Niedertemperaturkesseln durch Wärmetauscherflächen 90 - 95% der Energie entzogen, die Abgastemperatur liegt bei ca. 80°C. In den Abgasen ist neben dieser beschriebenen fühlbaren (sensiblen) Wärme aber auch versteckte Wärme (latente Wärme) enthalten. Diese Wärme ist im Wasserdampf der Abgase gebunden und geht durch den Schornstein verloren.

Bei Brennwertgeräten wird durch einen großflächigen Wärmetauscher zunächst die fühlbare Wärme entzogen. Danach findet eine weitere Abkühlung der Abgase unter die Taupunkttemperatur von ca. 55 - 40°C statt. Der Wasserdampf des Abgases kondensiert. Die hierbei frei werdende Energie, ca. 9 bis 11% (latente Wärme), kann an das Heizungswasser abgegeben werden.

Wirkungsgrad

Da im Abgas immer Verdunstungswärme gebunden ist, wird ein Teil der enthaltenen Wärmemenge des Brennstoffes durch die Abgasanlage vernichtet. Der angegebene Heizwert eines Brennstoffes umfasst die Wärmemenge ohne die Kondensationswärme. Der Wirkungsgrad bei herkömmlichen Kesseln wird deswegen immer <100% betragen.

Der Brennwert eines Brennstoffes umfasst jedoch die gesamte Wärmemenge, die bei einer Verbrennung nutzbar gemacht werden kann, somit auch den Wärmanteil des Wasserdampfes, der im Abgas enthalten ist. Er liegt dadurch höher als der Heizwert, wodurch entsprechend mehr Wärme an das Heizsystem übertragen werden kann. Bei Flüssiggas beträgt dieser Anteil ca. 9%, bei Erdgas H ca. 11%.

Um Gasverbrennungsanlagen vergleichen zu können, wird der Wirkungsgrad auf der Basis des Heizwertes angegeben. Bei Brennwertgeräten können sich so Wirkungsgrade über 100% ergeben. Die Höhe der theoretisch erzielbaren Mehrnutzung ist aus dem Verhältnis des Brenn- zum Heizwert ersichtlich.

Kenndaten verschiedener Brennstoffe
 

Erdgas H

Flüssiggas

Heizöl EL

Propan

Butan

 

kWh/m3

kWh/kg

Brennwert Hi

12,18

28,11

37,17

12,61

Heizwert Hs

11,02

25,88

34,32

11,86

Verhältnis Hs/Hi

1,11

1,09

1,08

1,06

Abgastaupunkt tT

56,2°C

52,9°C

52,2°C

47,0°C

Wirkungsgrade verschiedener Heizgeräte (Beispiele)
 

Heizkessel, alt

Niedertemperatur-
heizkessel

Gas-Brennwert-
kessel

Energieeinsatz

100%

100%

100%

Kondensationswärme

9% (verloren)

9% (verloren)

9%

Zwischensumme

100%

100%

109%

Abgasverluste

18%

7%

6%

Abstrahlverluste

10%

3%

1%

Nutzbare Wärme

72%

90%

102%

Kondensat

Bei optimaler Auslegung einer Brennwertanlage kann je m3 Gas 1 bis 2 l Kondensat anfallen. Dieses muss aufgefangen und in das Abwassersystem abgeführt werden. Bei Gasfeuerungsanlagen gilt:

- Feuerungsleistung bis zu 25 kW: Kondensat kann unbehandelt in das Abwassersystem eingeleitet werden, wenn dieses aus Werkstoffen besteht, die gegenüber sauren Kondensaten beständig sind.

- Feuerungsleistung 25 kW bis 200 kW: Kondensat kann unbehandelt eingeleitet werden, wenn das Vermischungsverhältnis Kondensat zu häuslichem Abwasser mindestens 1:25 beträgt. Außerdem muss das Kondensat während der Nacht gesammelt werden und darf nur tagsüber mit dem häuslichen Schmutzwasser eingeleitet werden.

- Feuerungsleistung über 200 kW: Kondensat muss neutralisiert werden.

- Bei Ableitung des häuslichen Abwassers in Kleinkläranlagen ist das Kondensat immer zu neutralisieren.

Abgasführung

Durch die niedrige Temperatur hat das Abgas nur noch geringen Auftrieb. Es ist daher ein Gebläse zum Abtransport notwendig. Da nie die gesamte Kondensationswärme aus den Abgasen entzogen werden kann, verbleibt eine gewisse Restmenge an Feuchtigkeit in den Abgasen. Diese kann im Schornstein weiter auskondensieren und an Mauerwerken zu Schäden führen. Die Abgasleitungen müssen deshalb druckdicht und kondensatbeständig sein. Das Abgasrohrsystem muss so dicht sein, dass weder Abgas noch Kondensat austreten können. Als Werkstoffe für die Abgaswege werden z.B. Edelstahl, Aluminium, Kunststoffe und keramische Werkstoffe eingesetzt. Auch Schornsteine mit glasierter oder keramischer Innenoberflächen sind zugelassen.

© Alle Rechte beim STROBEL VERLAG

Zurück