Aufbau und Funktion eines Öl-Brennwertkessels
Ein Öl-Brennwertkessel ist technisch so gebaut, dass er die in den Abgasen verborgene Energie nutzt, um noch effizienter zu arbeiten. Eine besondere Rolle spielt dabei der Wärmeübertrager, auch Wärmetauscher genannt.
Grundlegendes zu einem Öl-Brennwertkessel
Ein Heizkessel verbrennt Energieträger wie Öl, Gas oder Holz, um das Heizwasser zu erwärmen. Hat dieses Heizwasser die benötigte Temperatur erreicht, wird es mithilfe einer Pumpe zu den Heizflächen transportiert. Dort gibt es seine Wärme an die Räume ab und fließt abgekühlt zum Heizkessel zurück. Der Kreislauf beginnt von vorn. Zu den gängigsten Kesselarten zählen Heizwertkessel und Brennwertkessel. Der entscheidende Unterschied zwischen ihnen ist die Nutzung beziehungsweise die Nichtnutzung der sogenannten Kondensationswärme.
Heizwert, Brennwert und Kondensationswärme
Unter Heizwert versteht man die Energiemenge, die ein Brennstoff bei der Verbrennung freisetzt. Die dabei entstehenden zum Teil 200 Grad heißen Abgase werden direkt über den Schornstein an die Luft abgeleitet. Der Brennwert hingegen berücksichtigt auch die Energiemenge, die freigesetzt wird, wenn die Abgase zum Herunterkühlen gebracht werden und anschließend kondensieren. Diese zusätzliche Energie nennt man Kondensationswärme. Die dazugehörige Technologie heißt Brennwerttechnik.
Aufbau eines Öl-Brennwertkessels
Wie der Name es bereits verrät, handelt es sich bei einem Öl-Brennwertkessel um einen Ölkessel, der die Brennwerttechnik nutzt. Damit die Abgase kondensieren, ist der Einbau eines Abgaswärmetauschers unabdingbar. Darüber hinaus müssen auch das Abgassystem sowie die Kondensatableitung für die Brennwerttechnik geeignet sein. Letztere sind keine direkten Bestandteile des Öl-Brennwertkessels, sondern der gesamten Heizungsanlage.
Wärmetauscher als wichtige Komponente des Öl-Brennwertkessels
Ein Wärmetauscher wird in der Regel zwischen den heißen Abgasen und dem Heizungswasser verbaut. Er ist meist aus Edelstahl und somit korrosionsbeständig. Das heißt, er reagiert unempfindlich auf Säure und Feuchtigkeit, was bei der Gewinnung der Kondensationswärme ausschlaggebend ist.
Abgassystem für einen Öl-Brennwertkessel
In den Abgasen steckt Wasserdampf, der beim Herunterkühlen flüssig wird. Dieses sogenannte Kondensat hat saure Bestandteile, die gemauerte Schornsteine beschädigen (versotten). Das war lange Zeit ein Grund dafür, warum die Abgase beim Aufsteigen möglichst heiß sein mussten, um nicht am Schornsteinschacht zu kondensieren. Die hohen Abgastemperaturen hatten darüber hinaus noch einen weiteren Vorteil für Heizwertkessel: Denn durch die Hitze verringert sich auch die Dichte der Abgase. Sie steigen auf natürliche Weise auf und entweichen, ohne dass technisch nachgeholfen werden muss, etwa mithilfe eines Ventilators.
Gebläse sorgt für den nötigen Auftrieb der Abgase
Mit sinkender Temperatur steigt auch die Dichte der Abgase. Ein natürlicher Zug ins Freie ist nicht mehr möglich. Damit die Rauchgase dennoch entweichen, ist der Einsatz eines Ventilators (zum Beispiel eines Brennergebläses) notwendig. Dieser erzeugt dabei einen Unterdruck, den das neue Abgassystem aushalten muss.
Kondensat lässt sich je nach pH-Wert ins Abwassersystem ableiten
Je nach pH-Wert des bei der Abkühlung entstehenden Kondensats ist eine Neutralisationseinheit notwendig. Damit wird die Flüssigkeit (das Kondensat) verdünnt, bevor sie in das Abwassersystem abgeleitet werden darf.
Der pH-Wert hängt vor allem von der Art des Heizöls und von der Anlagengröße ab. Wird schwefelarmes Heizöl verwendet, lässt sich das Kondensat ohne Neutralisation ableiten, sofern die Kesselleistung unter 200 kW liegt. Kommt hingegen Standard-Heizöl zum Einsatz, besteht Neutralisationspflicht. Empfehlenswert ist die Nachfrage beim zuständigen kommunalen Abwasserverband.
Funktionsweise eines Öl-Brennwertkessels
Die Wärmegewinnung in einem Öl-Brennwertkessel erfolgt zweistufig, damit die Verbrennungsgase ablagerungsfrei kondensieren.
Passende Heizkörper für den Öl-Brennwertkessel
Eine Möglichkeit, die Rücklauftemperatur zu senken, sind große Heizkörper beziehungsweise Heizflächen. Diese kommen mit niedrigen Systemtemperaturen aus und sorgen dafür, dass der Öl-Brennwertkessel das Heizungswasser erst gar nicht stark erwärmen muss. Da die Öl-Brennwerttechnik mittlerweile Standard ist, haben viele Hersteller passende Heizkörper in ihrem Portfolio. Eine Alternative sind Flächenheizungen wie Boden- oder Wandheizungen. Diese nutzen die ganze Fläche zur Wärmeübertragung und eignen sich bestens für einen Öl-Brennwertkessel.
Im ersten Schritt wird das Heizöl verbrannt. Die so erzeugte Energie erwärmt das Heizwasser auf die für den Wärmebedarf nötige Temperatur. Anschließend wird es mithilfe einer Pumpe zu den Heizflächen gefördert und strömt als Rücklaufwasser zurück.
Im zweiten Schritt wird dieses Rücklaufwasser dafür verwendet, um die Abgase herunterzukühlen - und zwar soweit, dass sie kondensieren. Entscheidend ist hierbei der Taupunkt des Wasserdampfes. Dieser liegt bei Heizöl bei etwa 49 Grad Celsius. Im Umkehrschluss bedeutet es: Ist das Rücklaufwasser heißer als 49 Grad Celsius, verdampfen die Abgase nicht und setzen somit auch keine Wärme frei. Liegen sie unter diesem Taupunkt, entsteht Kondensationswärme.
Im dritten Schritt wird diese freigesetzte Kondensationswärme dafür genutzt, um das Rücklaufwasser vorzuwärmen. Auf diese Weise muss weniger Öl verwendet werden, um das Heizwasser auf die benötigte (Vorlauf-) Temperatur zu bringen.
Das Wichtigste zusammengefasst
Ein Öl-Brennwertkessel nutzt nicht nur die Energie des eingesetzten Heizöls, die bei der Verbrennung freigesetzt wird. Auch die verborgene Wärme in den Abgasen wird verwendet.
Zu einem Öl-Brennwertkessel gehört ein säure- und feuchteunempfindlicher Wärmetauscher.
Daneben sind folgende anlagenseitige Komponenten wichtig: Abgassystem mit Gebläse und Kondensatableitung.
Die Abgase werden mithilfe des von den Heizkörpern zurückfließenden Heizwassers (Rücklaufwasser) abgekühlt und zum Kondensieren gebracht.
Für die Funktion eines Öl-Brennwertkessels ist die Rücklauftemperatur entscheidend: Diese sollte nicht höher als 49 Grad Celsius sein.
Passende Heizkörper sorgen für niedrige Rücklauftemperaturen.
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