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Stamm Haustechnik - Heiztechniklexikon

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Abgasverlust

Der Abgasverlust ist Wärme, die mit den heißen Kesselabgasen zum Schornstein hinausgeht. Er wird vom Bezirksschornsteinfegermeister-/in bei der jährlich durchzuführenden Emissionsmessung ermittelt und als Prozentgröße protokolliert.
Merkmale des Abgasverlusts

Da der Abgasverlust nur während der Brennerlaufzeiten auftritt, kann er in seiner Messgröße direkt als Brennstoffverlust verstanden werden.  Beispiel: Bei einem jährlichen Brennstoffverbrauch von 4.000 Liter Heizöl und einem gemessenen Abgasverlust von 12 % entspricht dies 0,12 x 4.000 Liter = 480 Liter.

Der Verlust ist in Wirklichkeit größer. Denn der im trockenen Abgas enthaltene Wasserdampf wird mit seiner Kondensationswärme bei der Messung nicht berücksichtigt. Er bildet einen zusätzlichen „latenten“ Wärmeverlust von ca. 11% bei Gas und 6% bei Heizöl.  Gemessene 12% Abgasverlust eines Ölkessels sind somit in Wirklichkeit 12 + 6 = 18%. Brennwertkessel nutzen dies als zusätzlichen Energievorteil.

Gesetzliche Regelungen

Maximale Abgasverluste und Übergangsfristen

Da der Abgasverlust sehr leicht zu ermitteln ist, gibt es gesetzlich festgelegte Maximalwerte, die mit der jährlich durchzuführenden Emissionsmessung überwacht werden.  So dürfen z. B. ab 01. Januar 1998 neu installierte Heizkessel bis 25 kW Leistung den Grenzwert von 11 Prozent nicht überschreiten. Für ältere Kessel gibt es Übergangsregelungen.

Blauer Engel

Mit der wachsender Bedeutung des Umweltschutzes wurden vom Deutschen Institut für Gütesicherung und Kennzeichnung e.V. (RAL e.V.) mit der Vergabe des Umweltzeichens (UZ) Blauer Engel umweltrelevante Geräteanforderungen eingeführt. Die Anforderungen des Blauen Engel (bzw. RAL-UZ) umfassen u.a. eine rationelle Energienutzung sowie Schadstoffgrenzwerte.
Die vom jeweiligen Gerät erreichten Werte sind nach entsprechenden Normvorschriften von neutralen Prüfinstituten zu bestätigen. Geräte, die die Anforderungen des Blauen Engel erfüllen, dürfen mit einem entsprechenden Logo des Umweltzeichens gekennzeichnet werden.

Entwicklung
Die Anforderungen des Blauen Engel werden in regelmäßigen Abständen dem gegenwärtigen Stand der Technik angepasst. Da das Umweltzeichen eine Attraktivitätssteigerung darstellt, wird so die Entwicklung immer umweltschonenderer Techniken vorangetrieben. In der Heiztechnik wird dies insbesondere durch die Entwicklung der NOX-Anforderungen deutlich.

Brennstoffe

Ausgehend von der Marktdominanz handelt es sich dabei in der Regel um Heizöl und Erdgas. Alternativen hierzu sind Flüssiggas, Festbrennstoffe, Fernwärme und elektrischer Strom.

Eigenschaften und Zusammensetzung
Zusammenhang zwischen Taupunkttemperatur und CO2-Gehalt im Abgas Die Eigenschaften der Brennstoffe wie Heizwert, Brennwert, Wasserdampftaupunkt usw. resultieren aus ihrer chemischen Zusammensetzung. Wesentliche Bestandteile von Erdgas und Heizöl sind die chemischen Grundelemente Kohlenstoff © und Wasserstoff (H).

Verbrennung
Bei der Verbrennung verbinden sich die Brennstoff-Bestandteile Kohlenstoff © und Wasserstoff (H) mit dem Luftsauerstoff (O) zu Kohlendioxid (CO2) und Wasser (H2O). Hierbei wird Wärme frei, die etwa zur Hälfte unmittelbar von der Flamme an den Brennraum abgestrahlt wird. Der Rest ist in den heißen Verbrennungsgasen (Heizgasen) einschließlich des dampfförmigen Wassers gespeichert

Bundesimmisionsschutzverordnung

Die Bundesimmissionsschutzverordnung - auch als Kleinfeuerungsverordnung bezeichnet - gibt die maximalen Grenzwerte des Abgasverlustes für die jeweiligen Kesselgrößen und Installationszeitpunkte vor. Für Altanlagen gelten in Abhängigkeit des Ist-Zustandes der bestehenden Heizungsanlage unterschiedlich lange Übergangsfristen.

Emissionen

Unter Emissionen einer Heizungsanlage versteht man im Allgemeinen Verbrennungsprodukte, die mit dem Abgas über den Schornstein in die Atmosphäre gelangen und dort entweder unmittelbar oder über längere Zeiträume wirksam werden.

Zwangsläufige Verbrennungsprodukte
Grundsätzlich entstehen bei jedem Verbrennungsprozess entsprechende Verbrennungsprodukte. Die Hauptenergieträger der Brennstoffe Heizöl und Erdgas sind Kohlenstoff © und Wasserstoff (H). Sie verbinden sich mit dem Luftsauerstoff zu Kohlendioxid (CO2) und Wasser (H2O).
Abhängig von der Art des Brennstoffes und den jeweiligen Anteilen an Kohlenstoff und Wasserstoff entstehen unterschiedliche Mengen an Kohlendioxid und Wasserdampf.

Beide Gase sind natürliche Umweltbestandteile. Allerdings ist ihre Wirkung klimarelevant und deshalb eine langfristige Freisetzung insbesondere von Kohlendioxid problematisch. Eine Minderung ist kurzfristig möglich durch Einsatz kohlenstoffarmer Brennstoffe, vor allem aber durch ökonomischen Brennstoffeinsatz.
Bei der Verbrennung schwefelhaltiger Brennstoffe entsteht das als Verursacher des "sauren Regen" geltende Schwefeldioxid. Es ist allerdings ein zwangsläufiges Verbrennungsprodukt, das nur durch Brennstoffeinsparung oder -entschwefelung beseitigt werden kann.

Vermeidbare Verbrennungsprodukte
Als vermeidbare Verbrennungsprodukte gelten Ruß, Kohlenmonoxid und die Stickoxide. Sie entstehen durch bestimmte Verbrennungsbedingungen und sind somit beeinflussbar.

Erdgas

Erdgas ist einer der bevorzugten Brennstoffe, die in Deutschland zur Beheizung eingesetzt werden. Erdgas besteht überwiegend aus der Kohlenwasserstoffverbindung Methan (CH4). Der Wasserstoffanteil - etwa 20 bis 22 Gewichtsprozent - reagiert bei der Verbrennung zu Wasserdampf, dessen Kondensationswärme in Brennwertkesseln nutzbar gemacht werden kann.

Vorteile von Erdgas
Für den Brennstoff Erdgas sprechen sehr gute technologische Vorraussetzungen. Denn Brennstoffe sind nur im gasförmigen Zustand brennbar. Erdgas wird bedarfsgerecht von einem kommunalen Versorgungsunternehmen wie z.B. den Stadtwerken über das Versorgungsnetz bezogen. Durch Wegfall der Bevorratung beim Abnehmer entstehen Platz- und Kostenvorteile, allerdings wird neben dem Arbeitspreis auch ein Grundpreis erhoben.

Erdgas LL und E
Erdgas wird mit dem Zusatz "LL" und "E" versehen. Dieser gibt Auskunft über die unterschiedlichen Heiz- und Brennwerte der beiden Erdgas-Zusammensetzungen. Erdgas LL enthält etwa 81 Volumen-% Methan (CH4) und Erdgas E um 94 Volumen-%. Die Differenz besteht im Wesentlichen aus Stickstoff, der an der Verbrennung nicht teilnimmt.

Festbrennstoffe

Zu der Gruppe der Festbrennstoffe gehören Steinkohle, Braunkohle, Koks und Holz. Vor allem der Einsatz von Holz in Kachelöfen und Kaminen als Zusatzheizung erfreut sich zunehmender Beliebtheit. So kann insbesondere in der Übergangszeit die zentrale Heizungsanlage außer Betrieb bleiben und während der Heizperiode beliebig zugeheizt werden.

Chemische Zusammensetzung
Feste Brennstoffe werden nach ihren natürlichen und künstlichen Formen unterschieden. Natürliche Festbrennstoffe sind z. B. Braunkohle, Steinkohle, Torf und Holz. Als künstliche Brennstoffe werden dagegen die Verarbeitungs- bzw. Veredlungsprodukte der natürlichen Festbrennstoffe bezeichnet, so z. B. Braunkohlebriketts, Steinkohlebriketts oder Holzpreßlinge. Je nach ihrer Entstehungsgeschichte und dem Verarbeitungsprozess haben die Brennstoffe eine unterschiedliche chemische Zusammensetzung. Chemische Bestandteile der festen Brennstoffe sind Kohlenstoff ©, Wasserstoff (H), Sauerstoff (O), Stickstoff (N), Schwefel (S), Wasser (H2O) und Asche. Steinkohle besitzt von allen Festbrennstoffen den größten Anteil an Kohlenstoff, während Holz den größten Sauerstoffanteil aufweist.

Flachkollektor

Besteht im wesentlichen aus einer Rahmenkonstruktion, die nach unten gut wärme gedämmt ist. Im Inneren liegen die Rohre mit dem Wärmeträger, die mit dem Absorber (schwarz beschichtete Metallplatte) abgedeckt sind. Darüber ist das Gehäuse mit einer transparenten Schicht (z.B. Solarglas) abgedeckt. Die einfallende Sonnenstrahlung wird im Absorber in Wärme umgewandelt, diese wird vom Wärmeträger abtransportiert. Verwendung für Warmwasserbereitung und Heizungsunterstützung in der Übergangszeit.

Flüssiggas

Flüssiggas fällt bei der Gewinnung von Erdöl und Erdgas an. Im Wesentlichen ist es ein Gemisch aus Propan und Butan. Die Brenneigenschaften sind ähnlich wie die von Erdgas, d.h. gerätetechnisch ist eine Umstellung auf die verschiedenen Gasarten meist kein Problem. Flüssiggas kommt zum Einsatz, wenn die gerätetechnischen Eigenschaften der Gasgeräte gewünscht werden, aber (noch) keine Erdgasversorgung gegeben ist.

Die Fußbodenheizung

Die Fußbodenheizung hat in den vergangenen Jahren eine rasante Entwicklung genommen. Die Gründe für den verstärkten Einsatz dieses Heizsystems vielseitig. Gegenüber konventionellen Anlagen gibt Fußbodenheizung eine milde, gleichmäßige Wärme über gesamte Bodenoberfläche ab und schafft somit ein größeres Behaglichkeitsempfinden.

Man sieht sie nicht, aber man fühlt sie. Die Wärme, die aus dem Boden kommt. Sie verteilt sich gleichmäßig über den ganzen Raum und sorgt für ein wohlig-angenehmes Raumklima. Hier läßt sich's prima leben, spielen und arbeiten.
Fußbodenheizungen finden immer mehr Freunde. Kein Wunder, denn in diesen modernen Niedertemperatursystemen stecken immerhin über 20 Jahre Erfahrung.

Warum Fußbodenheizung? Fußbodenheizungen werden mit energiesparender Niedertemperatur betrieben. Technisch lässt sich das am einfachsten so erklären: Da der gesamte Fußboden als große Heizfläche fungiert, kommen diese Systeme mit einer geringen Heizwassertemperatur aus. Im Durchschnitt ca. 30 °C statt 60 °C. Damit stehen Ihnen alle Möglichkeiten bei der Wahl des Energieträgers-/Erzeugers offen. Und da sich die Wärme so schön gleichmäßig vom Boden über den Raum verteilt, fühlen Sie sich bei 20 °C Raumtemperatur so wohl wie in einem konventionell beheizten Raum mit 22 °C. Unterm Strich ein doppelter Spareffekt. Die insgesamt niedrige Temperatur im System minimiert die Wärmeverluste. Das spart Energie und Kosten. Und auch das "persönliche Wärmeerlebnis" senkt die Kosten, denn bereits eine um 1°C niedrigere Raumtemperatur bedeutet ca. 6% Energieersparnis.

Quelle: www.flaechenheizung.de

Gasbrenner

Gasbrenner sind Bestandteil des Gasheizkessels. Sie können grundsätzlich in Gebläsebrenner und in atmosphärische Brenner, die üblicherweise ohne Gebläse arbeiten, unterteilt werden.

Einteilung von Gasbrenner-Ausführungen
Der Vorzug von Gebläsebrennern ist die Möglichkeit auch bei unterschiedlichen Druckverhältnissen stabile Verbrennungsergebnisse zu realisieren. Atmosphärische Brenner ohne Gebläse sind dagegen sehr leise und benötigen weniger elektrische Hilfs-Energie. Gebläsebrenner werden auch als Diffusionsbrenner bezeichnet. Atmosphärische Brenner zählen zu den Vormischbrennern. Der Unterschied dieser beiden Ausführungen liegt vor allem darin, dass beim Vormischbrenner die Vermischung von Gas und Luft örtlich getrennt von der Zündstelle stattfindet, während dies beim Diffusionsbrenner an der selben Stelle geschieht.

Funktion des atmosphärischen Brenners
Die heute bei Heizkesseln mit kleinerer und mittlerer Leistung überwiegend eingesetzten atmosphärischen Brennern arbeiten nach dem Venturiprinzip. D.h., dass das Verbrennungsgas durch eine Düse in ein speziell geformtes Rohr, das Venturirohr, geblasen wird. Beim Ausströmen aus der Düse bzw. Einströmen in das Venturirohr wird Verbrennungsluft angesaugt. Auf diese Weise wird der Vormischeffekt von Gas und Luft erzielt. Das Gemisch strömt anschließen in einen Brennstab, wo es durch ein Perforationsfeld austritt und gezündet wird.

Entwicklungsschritte des atmosphärischen Brenners
Die Entwicklung des atmosphärischen Brenners ist von der Minimierung der Stickoxid(NOX)-Emissionen geprägt. Dies gelang bis Ende der achtziger Jahre zunächst durch vermehrten Einsatz von Kühlstäben und mehrstufige Brennerausführungen. Die Basis für den schadstoffarmen Heizbetrieb ist heute das Prinzip der vollständige Vormischung. Dabei wird das Verbrennungsgas schon vor der Verbrennung vollständig mit der für den Verbrennungsprozess notwendigen Luftmenge vermischt.

Heizkessel

Im Heizkessel wird die Brennstoffenergie in nutzbare Wärme umgesetzt und an das Kesselwasser übertragen. Moderne Kessel sind eine Funktionseinheit (Unit), bestehend aus dem Kesselkörper mit Wärmetauscherflächen, Brennraum und Wasserfüllung, dem Öl- oder Gasbrenner sowie der regeltechnischen Ausstattung.

Plazierung des Heizkessels
Bodenstehende Heizkessel und solche mit Verbrennungsluft-Versorgung direkt aus der Umgebung benötigen in der Regel einen eigenen Heiz- oder Technikraum für ihre Aufstellung. Ab 50 kW Wärmeerzeugerleistung muss dieser auch eine Reihe von Auflagen erfüllen. Wandhängende Geräte können wahlweise raumluftunabhängig und damit auch innerhalb des Wohnbereichs installiert werden. Sie sind außerordentlich flexibel einsetzbar und machen einen eigenen Heizraum und sogar Schornstein überflüssig.

Vorzüge eines Heizraums
Allerdings bietet ein Heizraum, wie auch der Schornstein, Vorzüge, die insbesondere auf längere Sicht sehr wertvoll sein können. So sind kostengünstige raumluftabhängige Wärmeerzeuger beliebiger Brennstoffarten einsetzbar. Bei raumluftunabhängig betriebenem Wärmeerzeuger ist der Aufstellraum auch anderweitig, z.B. als Hobbyraum, nutzbar. Auch bietet der Aufstellraum den Vorteil, dass eventuell gewünschten, solaren Systemerweiterungen keine Grenzen gesetzt sind. Hinzu kommt, dass hier weder Geräuschentwicklungen noch Servicearbeiten am Heizkessel stören.

Heizleistung

Die erforderliche Heizleistung ist bei durchgehender Beheizung im Wesentlichen abhängig von der jeweiligen (aktuellen) Außentemperatur. Die Heizungsanlage, insbesondere die Kesselleistung, wird nach dem Bedarf der kältesten Tage dimensioniert. Dazu kommen evtl. Zuschläge für die Warmwasserbereitung und für unterbrochenen Heizbetrieb.

Auslegung und Brennerleistung kleiner Kessel
Die Brennerleistung kleinerer Kessel ist häufig unveränderlich auf den höchsten Bedarf ausgelegt. Bei geringerem Bedarf erfolgt die Leistungsanpassung über Brenner-Ein/Aus-Schaltungen. Zunehmend setzen sich Brenner mit veränderlicher, - "modulierender" - oder auch gestufter Leistung durch.

Heizöl

Heizöl gehört wie Erdgas zu den bevorzugt eingesetzten Brennstoffen in Deutschland. Heizöl besteht überwiegend aus Kohlenstoff. Der Wasserstoffanteil ist mit 13 bis 16 Gewichts-% niedriger als der von Erdgas. Folglich wird bei der Verbrennung weniger Wasser(dampf) gebildet und der Unterschied zwischen Brennwert und Heizwert ist entsprechend geringer.

Verbrennung von Heizöl
Als leitungsungebundener Brennstoff ist Heizöl prinzipiell überall einsetzbar. Preisvorteile entstehen durch freie Wahl des Händlers sowie Einkauf in größeren Mengen.
Ebenso wie Erdgas hat Heizöl sehr gute Voraussetzungen für einen weitgehend umweltschonenden Einsatz. Die Verwendung von flüssigem Brennstoff wie Heizöl setzt jedoch voraus, dass dieser erst in die gasförmige Phase überführt wird, um anschließend mit dem Luftsauerstoff zu reagieren.
Das Öl wird unter hohem Druck durch eine Düse gepresst, in Rotation versetzt und so in feinste Tröpfchen zerrissen. Über ein Gebläse wird die benötigte Verbrennungsluft zugeführt. Die Zündung des Luft-Gas-Gemisches erfolgt beim Brennerstart über Zündelektroden, während der Brennerlaufzeit durch die Flamme selbst.

Heizungsanlagenverordnung

Die Heizungsanlagenverordnung regelt den Einbau und die Aufstellung von Wärmeerzeugern. Danach dürfen z. B. seit dem 1. Januar 1998 bis auf wenige Ausnahmen nur mit dem CE-Zeichen als Niedertemperatur- und Brennwertkessel ausgewiesene Heizkessel zum dauernden Verbleib eingebaut oder aufgestellt werden.

Heizwert und Brennwert

Vollständige Brennstoffausnutzung wird erreicht, wenn die Verbrennungsgase bis auf 20°C Bezugstemperatur abgekühlt werden, so dass der Wasserdampf vollständig kondensiert. Die so erzielte Energieausbeute wird als Brennwert bezeichnet.
Der gebräuchliche Bewertungs-Maßstab in Deutschland ist jedoch der Heizwert. Dieser gibt die bei vollständiger Verbrennung freiwerdende Wärme ohne Wasserdampf-Kondensation an. Die Differenz zwischen Brennwert und Heizwert entspricht somit der Wasserdampf-Kondensationswärme.

Kombispeicher

Kombispeicher bestehen aus zwei Speichern, einem Pufferspeicher und einem - im oberen Bereich des Puffer-Speichers integrierten - Warmwasser-Speicher. Anstelle des Warmwasser-Speichers kann auch eine Heizspirale integriert sein, die das Wasser im Durchfluss erwärmt. Einsatzgebiet von Kombispeichern ist z. B. die kombinierte solare Trinkwassererwärmung und Heizungsunterstützung.
Im unteren Bereich des Kombispeichers ist der Solarwärmetauscher angeordnet. Bei ausreichender Sonneneinstrahlung fließt die Wärmeträgerflüssigkeit der Solaranlage durch diesen Wärmetauscher und erwärmt das Heizwasser im Pufferteil des Speichers. Dieses wiederum gibt die Wärme an den Warmwasser-Speicher bzw. an die Heizspirale weiter.
Sollte nicht genügend solare Wärme zur Verfügung stehen, wird der Heizkessel zugeschaltet. Wird hingegen mehr solare Wärme erzeugt, als für die Trinkwassererwärmung benötigt, wird diese bei Bedarf an den Heizkreislauf abgegeben.

Kondenswasser

Beim Betrieb von Heizkesseln entsteht Kondenswasser, wenn der bei der Verbrennung gebildete Wasserdampf unter die Taupunkttemperatur abgekühlt wird.

Kondenswasserbeschaffenheit
Die Beschaffenheit von Kondenswasser aus Heizkesseln wird in erster Linie von der Zusammensetzung des Brennstoffs sowie der Art der Verbrennung beeinflusst. Beim Kondensationsvorgang lösen sich Abgasbestandteile, die das Kondenswasser für gewöhnlich sauer reagieren lassen. Maßstab hierfür ist der pH-Wert.

Kondenswasserinhaltsstoffe
Als Hauptsäurebildner ist das bei der Verbrennung entstehende Kohlendioxid zu nennen, das im Kondenswasser zu Kohlensäure reagiert. Die Entstehung von Stickoxiden, die im Kondenswasser Salpetersäure bilden können, lässt sich durch optimierte Verbrennungs-bedingungen mit niedrigen Temperaturen minimieren. Das Vorhandensein von Schwefelsäure wird durch den im Brennstoff enthaltenen Schwefel bestimmt. Aufgrund der aggressiven Eigenschaft von Säuren, lassen sich im Kondenswasser je nach Säurestärke und entsprechend verarbeiteten Materialien ggf. auch Metallkonzentrationen feststellen.

Kondenswassermenge
Die Menge des beim Brennwertbetrieb anfallenden Kondenswassers hängt aufgrund des unterschiedlichen Feuchte- und Wasserstoffgehaltes wesentlich von dem zum Einsatz kommenden Brennstoff und dem Brennstoffdurchsatz ab. Außerdem spielt hierbei die Menge und Feuchtigkeit der beim Verbrennungsprozess beteiligten Luft sowie die erzielbare Abgastemperatur eine Rolle. Für die maximal erreichbare Kondenswassermenge kann für Gasfeuerungen von 0,14 ltr./kWh und für Ölfeuerungen von 0,08 ltr./kWh ausgegangen werden.

Neutralisation

Unter Neutralisation wird die Umwandlung von zumeist sauer reagierenden Stoffen in einen neutralen Zustand wie z.B. Wasser verstanden. Dazu kommen entsprechend chemisch reagierende Substanzen zum Einsatz. In der Heiztechnik betrifft die Neutralisation insbesondere das bei dem Betrieb von Brennwertkesseln anfallende Kondenswasser.
Kondenswasser aus Brennwertkesseln wirkt aufgrund der sauren Beschaffenheit korrosionsfördernd. Deshalb sind bei der Ableitung von Kondenswasser zum Schutz der Abwasseranlagen grundsätzlich die örtlichen Bestimmungen der kommunalen Abwasserbehörden zu achten. Diese richten sich oft nach dem Arbeitsblatt ATV -A251, das im Wesentlichen die Zulässigkeit der Einleitung des Kondenswassers mit und ohne Neutralisationseinrichtung nach der Kesselleistung differenziert.

Neutralisationseinrichtungen

Aufbau einer typischen Neutralisationseinrichtung
Ist eine Neutralisation von saurem Kondenswasser aus Brennwertkesseln erforderlich, sind die entsprechende Einrichtungen grundsätzlich zwischen dem Kondenswasseraustritt des Brennwertkessels und dem Anschluss an das öffentliche Abwassernetz einzubauen. Diese sind mit entsprechenden Neutralisationsmitteln ausgestattet und werden für kleinere Kondenswassermengen üblicherweise nach dem Durchlaufprinzip ausgeführt.

Neutralisationsmittel
In kleineren Neutralisationseinrichtungen sind Granulate die zur Zeit wohl gebräuchlichsten Neutralisationsmittel. Sie bestehen für gewöhnlich aus natürlichen Substanzen. Ein gängiges Neutralisationsmittel ist z.B. eine Granulatmischung aus Magnesiumoxid und -hydroxid, dass u.a. auch bei der Mörtelbereitung in der Bauindustrie Verwendung findet. Das Material verbindet sich mit der im Kondenswasser maßgeblich enthaltenen Kohlensäure.

Niedertemperaturkessel

Niedertemperaturkessel werden temperaturveränderlich zwischen (theoretisch) Raumtemperatur und maximal etwa 80°C betrieben. Niedertemperaturkessel sind so konstruiert, dass die Kondensation des bei der Verbrennung gebildeten Wasserdampfs in den Heizgaswegen des Kessels weitgehend vermieden wird.

Einsatzbereiche und technische Merkmale
Niedertemperaturkessel kommen vor allem in Verbindung mit Heizöl zum Einsatz. Heizöl bildet bei der Verbrennung weniger Wasserdampf als Erdgas, entsprechend geringer ist der energetische Zugewinn durch Brennwertnutzung. Öl-Brennwertkessel konnten sich deshalb noch nicht so durchsetzen wie Gas-Brennwertkessel.
Die Leistungsbandbreite geht als Guss- oder Stahlkonstruktion von etwa 17 kW bis zu mehreren Tausend kW. Durch konstruktive Maßnahmen, z.B. spezielle interne Wasserleittechniken, wird die schädliche Kondensatbildung vermieden.
Der "Norm-Nutzungsgrad" (nach DIN 4702/8 messtechnisch ermittelt) erreicht, auf Heizwert bezogen, Werte bis um 95%. Auf Brennwert bezogen sind dies etwa 86%. Die Schadstoffemissionen sind sehr gering und unterschreiten die zur Vergabe des "Blauen Engel" vorgegebenen Grenzwerte zum Teil deutlich.

Niedertemperaturtechnik

Moderne Heizkessel arbeiten heute nach dem Niedertemperaturprinzip. D.h., ihre Betriebstemperatur wird dem Wärmebedarf des Gebäudes in Abhängigkeit von der Außentemperatur angepasst.

Bei der Niedertemperaturtechnik wird der Wärmeanteil, der sich auf das trockene Verbrennungsgas bezieht, ausgenutzt. Eine Kondensation, bei der ungewünschtes Kondenswasser entsteht, wird dabei verhindert. Dies gelingt mit speziellen Kesselkonstruktionen in Verbindung mit dem dazugehörigen Regelgerät.

Ölbrenner

Bei Ölbrennern kann aufgrund der Flammenfärbung grundsätzlich zwischen Gelb- und Blaubrennern unterschieden werden. Blaubrenner weisen durch die nahezu vollständige Ölvergasung eine besonders saubere Verbrennung auf. Beim Gelbbrenner ist die Flammenfärbung auf glühende Kohlenstoffpartikel zurückzuführen

Funktionsprinzip
Das Grundprinzip moderner Ölbrenner beruht auf der möglichst vollständigen Ölzerstäubung. Das Öl wird dabei zunächst vorgewärmt und dann durch eine Düse gedrückt, wobei es in Rotation versetzt wird und in feinste Öltröpfchen zerstäubt. Es entsteht ein Ölnebel, der hinter der Düse einen breiten Kegel bildet. Diesem wird zum einen Verbrennungsluft sowie heiße Heizgase zugeführt. Dadurch verdampft das Öl und es entsteht ein Gas-Luft-Gemisch, das nach Zündung verbrennt. Blaubrenner arbeiten dabei mit einem höheren Gebläsedruck was im Gegensatz zu Gelb- bzw. Transparentbrennern zu einer intensiveren Rückführung von Heizgasen aus der Verbrennungszone führt. Dadurch wird eine nahezu vollständige Ölverdampfung und eine praktisch rückstandslose Verbrennung erreicht.

pH-Wert

Das Maß der Säurehaltigkeit von Flüssigkeiten wird im Allgemeinen mit dem pH-Wert ausgedrückt. Neutrale Flüssigkeiten wie Wasser ist ein pH-Wert von 7 zugewiesen. Stoffe mit niedrigerem pH-Wert werden als sauer, Stoffe mit höherem pH-Wert als basisch bezeichnet.
Die Differenz des pH-Wertes um eine Einheit, entspricht einer Änderung des Säuregrades um den Faktor 10. Flüssigkeiten reagieren mit höher werdender Säurekonzentration und abnehmendem pH-Wert zunehmend ätzend. Starke Säuren können besonders unedlere Metalle unter Wasserstoffentwicklung auflösen sowie verschiedene andere Materialien zersetzen.

Raumluftunabhängige Betriebsweise

Bei raumluftunabhängiger Betriebsweise wird die für die Verbrennung benötigte Luft dem Heizkessel direkt aus dem Freien zugeführt und nicht dem Aufstellraum entnommen. Sog. Luft-Abgas-Systeme sind Rohr-in-Rohr-Konzepte: Im Innenrohr wird das Abgas ins Freie geleitet und in dem Ringspalt zwischen äußerem und innerem Rohr wird die Verbrennungsluft dem Gerät zugeführt.

Raumtemperaturgeführte Regelung

Die Vorlauftemperatur des Heizmediums wird in Abhängigkeit der Raumtemperatur eines gewählten Referenzraumes geregelt. Alle auf einen Raum wirkenden Einflussgrößen, wie z. B. Fremdwärmegewinne durch Sonneneinstrahlung, werden bei der Raumtemperaturmessung erfasst und bei der Wahl der Vorlauftemperatur entsprechend berücksichtigt.

Solarkreislauf

Der Solarkreislauf besteht im Wesentlichen aus dem gedämmten Rohrnetz mit Pumpe und Sicherheitseinrichtungen. Alle funktions- und sicherheitsrelevanten Komponenten des Solarkreislaufs sind in vorgefertigten Baugruppen (Komplettstation) erhältlich.

Die Solarkreispumpe sorgt für die Umwälzung des Wärmeträgermediums zwischen Sonnenkollektor und Wärmespeicher.
So wird die Solarwärme über das Rohrnetz zum Speicher transportiert und dort abgegeben. Einrichtungen wie Sicherheitsventil und Ausdehnungsgefäß tragen zum sicheren Betrieb der Anlage bei.
Das Membran-Ausdehnungsgefäß z. B. gleicht die durch Erwärmung auftretende Volumenveränderung des Wärmeträgermediums aus.

Solarspeicher

Je nach Nutzung der gewonnenen Wärme werden Warmwasser-, Kombi- oder Pufferspeicher eingesetzt. Bivalente Warmwasser-Speicher finden in der Regel bei solarer Trinkwassererwärmung und Pufferspeicher bei Heizungsunterstützung Verwendung. Für die kombinierte Trinkwassererwärmung und Heizungsunterstützung eignen sich Kombispeicher.

Bedeutung und Aufbau eines Solarspeichers
Der Speicher bildet die Schnittstelle zwischen dem Solarsystem und dem konventionellen Heizsystems, das immer dann einspringt, wenn nicht genügend Solarwärme angeboten wird. Solarspeicher sind so aufgebaut, dass die erwärmte Solarflüssigkeit durch einen Glattrohr-Wärmetauscher geleitet wird, der sich in dem Speicher befindet. Je nach Konstruktion wird die Solarwärme an den gesamten oder an verschiedene Schichten des Speichers abgegeben. Die Konstruktion des Schichtenladespeichers zum Beispiel gewährleistet, dass im oberen Bereich des Speichers relativ schnell warmes Wasser mit der gewünschten Temperatur zur Verfügung steht, während die unteren Bereiche erst nach und nach aufgeheizt werden.

Funktion eines Schichtenladespeichers
Das Funktionsprinzip des Schichtenladespeichers beruht darauf, dass in dem betrachteten Temperaturbereich warmes Wasser eine geringere Dichte hat als kaltes, daher leichter ist und nach oben steigt. Beim Schichtenladespeicher ist um den Solarwärmetauscher ein Wärmeleitrohr angeordnet. Das Wärmeleitrohr ist unten mit einer Öffnung versehen, durch die das zu erwärmende Trinkwasser einströmt. Das Wasser erwärmt sich und steigt im Wärmeleitrohr nach oben, ohne sich mit dem umgebenden kälteren Wasser im Speicher zu vermischen. Im oberen Bereich dieses Wärmeleitrohrs sind in regelmäßigen Abständen Ausströmöffnungen mit temperaturgesteuerten Rückschlagklappen eingesetzt, durch die das erwärmte Wasser in die Schicht des Speichers mit gleicher Temperatur gelangt.

Speicherbevorratung

Bei dieser Form der Trinkwassererwärmung wird das Wasser auf Vorrat erwärmt und in einem Speicher zur Entnahme bereitgehalten.

Taupunkt

Als Taupunkt wird der Zustand von Verbrennungsgasen beschrieben, bei dem diese vollständig mit Wasserdampf gesättigt sind. Dieser Zustand wird beim Abkühlen erreicht. Die zugehörige Temperatur ist die Taupunkttemperatur. Eine Unterschreitung der Taupunkttemperatur führt zur Kondensation des Wasserdampfes.

Taupunkttemperaturen von Erdgas und Heizöl
Die Taupunkttemperatur hängt vom Wasserdampf-Anteil in den Verbrennungsgasen ab. Sie ist deshalb bei den Brennstoffen Öl und Gas verschieden. Eine weitere Einflussgröße ist der Verbrennungsluft-Überschuss, bzw. der in den Abgasen gemessene CO2-Gehalt.

Thermostatventil

Das Thermostatventil hat die Aufgabe, die Wärmeabgabe eines Heizkörpers durch mehr oder weniger starkes Drosseln des Heizwasserstroms dem jeweiligen Raum-Wärmebedarf anzupassen.

Der Antrieb, Regler und Fühler der Regeleinrichtung bilden im Thermostat-Kopf eine konstruktive Einheit, den sogenannten Temperaturweggeber oder einfach auch Thermostat genannt.
Abweichungen von der gewünschten Raumtemperatur können durch Fremdwärmegewinne wie Beleuchtung oder Sonneneinstrahlung hervorgerufen werden. Wenn sich der Raum infolge von Sonneneinstrahlung über den gewünschten Wert hinaus aufheizt, wird der Heizwasser-Volumenstrom automatisch durch das Ventil reduziert.
Umgekehrt öffnet das Ventil selbsttätig, falls die Temperatur zum Beispiel nach dem Lüften niedriger ist als gewünscht. So kann mehr Heizwasser durch den Heizkörper fließen und die Raumtemperatur steigt wieder auf den gewünschten Wert an.

Trinkwassererwärmung

In der Heiztechnik wird die Erzeugung von Warmwasser, z. B. zum Duschen oder Hände waschen, als Trinkwassererwärmung oder Warmwasserbereitung bezeichnet. Es gibt zwei Möglichkeiten zur Trinkwassererwärmung: die Durchflusserwärmung oder die Speicherbevorratung.

Unit

Als Unit wird die herstellerseitig aufeinander abgestimmte Funktionseinheit bestehend aus dem Heizkessel, dem Öl- oder Gasbrenner sowie der regeltechnischen Ausstattung bezeichnet.

Vakuumkollektor

Konstruktiv bedingt ist dieser meist als Röhrenkollektor ausgeführt. Die Verluste werden durch Evakuierung des Raumes zwischen Glasabdeckung und Absorber stark verringert. Dadurch ist das erreichbare Temperaturniveau höher als beim Flachkollektor.

Wärmeabgabe von Raumheizflächen

Heizflächen geben ihre Wärme durch Konvektion und Strahlung ab. Konvektiv ist die Wärmeabgabe, wenn die Raumluft an den Heizflächen vorbei streicht und sich dabei erwärmt. Über Strahlung wird die Lufttemperatur nicht direkt beeinflusst, wohl aber die Temperatur der Raumflächen. Insbesondere durch die richtige Platzierung der Heizflächen kann die "Kaltstrahlung" von Außenwänden und Fenstern ausgeglichen werden.

Einfluss der Möblierung
Die Leistungsabgabe eines Heizkörpers wird durch Möbelstücke, Tischplatten oder sonstige Einrichtungsgegenstände, die in einem Abstand kleiner als 30 cm vom diesem entfernt stehen, beeinträchtigt.
In Fällen, in denen es räumlich nicht anders möglich ist, sollte der Abstand jedoch mindestens 5 cm betragen. Dieser Zwischenraum ermöglicht zumindest die ungehinderte Wärmeabgabe durch Konvektion. Die nicht zum Tragen kommende Strahlungswärmeabgabe kann zu einer Leistungsminderung des Heizkörpers von bis zu 10% führen. Eine vergleichbare Leistungsminderung verursachen bis auf den Boden herabreichende Gardinen mit sehr dichten Gewebemaschen.
Beengte Platzverhältnisse bzw. zugestellte Heizkörper können auch zu Schwierigkeiten bei deren Reinigung und Pflege führen, die sich nachteilig auf die Raumlufthygiene auswirken.

Wärmeschutzverordnung

In der Wärmeschutzverordnung - oder auch Verordnung über energiesparenden Wärmeschutz bei Gebäuden genannt - ist der maximal zulässige Wärmebedarf für Neubauten oder auch für nachträgliche Anbauten an bestehende Häuser festgelegt.
Verlustanteile eines freistehenden Einfamilienhaus (Wärmedämmstandard 1977)
Wärmeverluste über die Außenbauteile, z. B. Außenwände, Fenster usw., haben großen Einfluss auf den Wärmebedarf eines Hauses. Das heißt, je größer der Wärmedurchgangskoeffizient (k-Wert, Kennwert für die Wärmedurchlässigkeit der Wand) beispielsweise der Außenwand ist, desto mehr Wärme geht über diese verloren.

Warmwasserbedarf

Mit dem Warmwasserbedarf wird die für den Verbrauch benötigte Menge an erwärmtem Trinkwasser beschrieben. Diese ist neben den individuellen Gewohnheiten der Personen vor allem von der zu versorgenden Personenanzahl sowie Art und Anzahl entsprechend installierter Warmwassereinrichtungen bzw. -armaturen abhängig.
Der Warmwasserbedarf ist für die Planung des Warmwassersystems von entscheidender Bedeutung. Diesbezüglich werden von entsprechender Normgebung (DIN 4708) Regeln zur Ermittlung des Warmwasserbedarfs vorgegeben. Unter Berücksichtigung von Parametern wie der Anzahl von Personen und Zapfstellen wird danach eine Bedarfskennzahl ermittelt. Diese muss von der Leistungskennzahl des zum Einsatz kommenden Systems zur Trinkwassererwärmung gedeckt werden.

Warmwasserkomfort

Unter Warmwasserkomfort wird verstanden, dass erwärmtes Trinkwasser über einen vom Benutzer festgelegten Zeitraum in der benötigten Menge mit der gewünschten Temperatur zur Verfügung steht. Zum Komfort gehört außerdem eine konstante Wassertemperatur während der Entnahme.

Kriterien für den Warmwasserkomfort
Warmwasserkomfort ist nicht mit Wasserverschwendung gleichzusetzen. Jedoch kann ein Komfortmangel zu einem übermäßigen Wasserverbrauch führen. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn die gewünschte Temperatur erst spät, nach längerer Wasserentnahme, erreicht wird.

Warmwasser-Speicher

Bei autarker, d. h. vom Heizsystem unabhängiger, Warmwasserversorgung kommen meist elektrisch beheizte Kleinspeicher für Waschbecken oder auch größere Speicher für die Dusche zum Einsatz. Ist die zentrale Warmwasserversorgung an den Heiz-Wärmeerzeuger gekoppelt, stehen wandhängende, auf- und untergesetzte oder nebenstehende Speicher-Bauformen zur Wahl.


Wandhängende Warmwasser-Speicher
Wandhängende Warmwasser-Speicher mit bis zu 110 Liter sind in Verbindung mit Gas-Wandkesseln oder Thermen anzutreffen. Sie eignen sich zur Gruppenversorgung von Waschbecken mit Dusche. Bei größerem Warmwasserbedarf sind Gas-Wandkessel auch mit bodenstehenden Speichern nahezu beliebigen Speicherinhalts kombinierbar.

Aufgesetzter Warmwasser-Speicher
Der Warmwasser-Speicher ist auf den bodenstehenden Kessel gesetzt und benötigt somit keinen eigenen Stellplatz. Kessel und Speicher bieten ein geschlossenes Gesamtbild ohne sichtbare Verbindungsleitungen. Wegen der kurzen Verbindungswege sind die Rohrleitungsverluste minimal.

Untergesetzter Warmwasser-Speicher
Hier ist der Kessel auf den Speicher gesetzt, so dass die gesamte Einheit wenig Stellplatzbedarf benötigt. Der Brenner ist für Servicearbeiten bequem zugänglich und weniger verschmutzungsanfällig. Typische Speichergröße bis 200 Liter.

Nebenstehender Warmwasser-Speicher
Nebenstehende Warmwasser-Speicher beginnen aus optischen Gründen etwa ab 120 Liter und sind nach oben hin theoretisch unbegrenzt. Dieser Speichertyp findet seinen Einsatz deshalb bei größerem Bedarf im Zwei- und Mehrfamilienhaus.

Warmwasser-Vorrangschaltung

Die Warmwasser-Vorrangschaltung unterbricht während der Trinkwassererwärmung, d. h. während der Aufheizung des Warmwasser-Speichers, die Raumbeheizung. Dies geschieht, in dem die Heizkreis-Umwälzpumpe ausschaltet, die Speicherladepumpe einschaltet und das Heizwasser auf die erforderliche Temperatur, z. B. 75 °C, gebracht wird.

Wartung

Die regelmäßige Prüfung der Heizungsanlage auf einwandfreie Funktion und Beseitigung der aufgefundenen Mängel wird in der Heiztechnik als Wartung bezeichnet. Diese sollte einmal jährlich durch den Heizungsfachmann durchgeführt werden.

Reinigung der Heizgaszüge
Zur Wartung gehört die Kontrolle der Verschleißteile und der Sicherheitsfunktionen, die Reinigung von Bauteilen wie Düse und Filter (bei Ölheizkesseln) sowie die Überprüfung der regeltechnischen Funktionen und der Systemkomponenten wie Brennstoffleitungen, Ausdehnungsgefäß usw.
Aus Sicht der Wirtschaftlichkeit und Schadstoffarmut ist das Reinigen der Heizgaszüge von großer Bedeutung, da Ablagerungen von Bestandteilen des Brennstoffes und der Verbrennungsluft die Wärmeabgabe an das Heizwasser beeinträchtigen können.
Die Wartung trägt zur Erhaltung und Sicherheit der Funktionstüchtigkeit einer Heizungsanlage bei und stellt eine Voraussetzung für eine lange Lebensdauer der Anlage dar. Es bietet sich an, die Wartung am Ende einer Heizperiode durchführen zu lassen, so dass die Heizungsanlage für den nächsten Einsatz auf jeden Fall funktionsbereit ist.

Berarung & Konzeption

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