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Was ist Brennwerttechnik?

Heizsysteme in Brennwerttechnik nutzen einen Teil der Verdampfungswärme (latente und sensible Wärme) des im Abgas enthaltenen Wassers aus.

 

Bei Brennstoffen, die Wasserstoff enthalten und somit in den Abgasen latente und sensible Wärme (Wasserdampf) mitführen unterscheidet man zwischen dem:


    • Brennwert Ho (10.68 kW/l Heizöl) (oberer Heizwert) und dem
    • Heizwert Hu (10.08 kW/l Heizöl) (unterer Heizwert)

 

Der Brennwert Ho ist jene Wärmemenge, die bei vollständiger Verbrennung des Brennstoffes frei wird, wenn sich die Verbrennungsprodukte unter den Taupunkt abkühlen und sich der bei der Verbrennung entstandene Wasserdampf wieder verflüssigt. 

 

Der Heizwert Hu ist jene Wärmemenge, die bei vollständiger Verbrennung des Brennstoffes frei wird, ohne die latente und sensible Wärme zu nutzen (keine Kondensation). Die im Wasserdampf enthaltene Energie entweicht durch den Kamin.

 

Der Unterschied liegt im Energieinhalt des Wasserdampfes, denn die Verdampfungswärme von Wasser ist gross und kann beim Kondensieren zurückgewonnen werden.

 

 

Wärme, Energie, Temperatur, Verdampfungsenergie

Wasser kann bei unterschiedlichen Messungen die gleiche Temperatur aufweisen und doch nicht dieselbe Energie (in Form von Wärme) beinhalten.

 

Ein Beispiel:

 

Sie stellen einen Topf mit Wasser auf die Herdplatte und schalten sie an. Mit der kontinuierlichen Zufuhr von Energie in Form der Wärme steigt kontinuierlich die Temperatur des Wassers. Bei rund 100°C beginnt das Wasser zu verdampfen. Bei weiterer Wärmezufuhr verdampft immer mehr Wasser, die Temperatur bleibt aber bei rund 100°C konstant.

 

Die weitere Wärmezufuhr wird also nicht in Temperaturerhöhung umgesetzt, sondern in den Übergang des Wassers vom flüssigen in den gasförmigen Zustand.

 

Man kann sagen, der Wasserdampf enthält die zusätzliche Energie (Verdampfungsenergie).

Der entscheidende Punkt ist, dass dieser Vorgang rückgängig gemacht werden kann. Wird der Dampf wieder zu Wasser, man spricht hier von «kondensieren», erhält man die vorher eingebrachte Energie zurück. Die Temperatur, bei der dieser Phasenübergang (von flüssig zu gasförmig) stattfindet, heißt Verdampfungspunkt. Beim umgekehrten Vorgang (gasförmig ? flüssig) spricht man vom Taupunkt. Er liegt bei Öl-Abgasen bei rund 47°C. Die Technik, die enthaltene Energie des Bestandteils Wasserdampf durch Kondensation zurückzugewinnen, besteht darin, das zunächst sehr heisse Abgas (1200°C Flammentemperatur) unter den Taupunkt (< 47°C) zu bringen.

 

 

 

 
Feuerungstechnische Wirkungsgrade über 100%?

Bei herkömmlichen Verbrennungsanlagen enthalten die Abgase Wasser in dampfförmigem Zustand, so dass bei energetischen Verbrennungsrechnungen mit dem unteren Heizwert (Hu) gerechnet wird, also ohne die Berücksichtigung der latenten und sensiblen Wärme.

 

Für die Berechnung des feuerungstechnischen Wirkungsgrades geht man vom Heizwert Hu aus. Heizöl hat einen Heizwert Hu von 10.08 kW/l wobei der obere Heizwert (Ho) 10.68 kW/l beträgt. Daraus ergibt sich ein Verhältnis von 1 : 1.06.

 

Konventionelle Heizkessel nutzen nur den Heizwert. Dieser gilt als Basis für die Berechnung der Wirkungsgrade. Es ist nicht möglich den Heizwert vollständig an das Heizungswasser zu übertragen. Wirkungsgrade durch Abgas-, Strahlungs- und Bereitschaftsverluste sind immer kleiner als 100 %. 

Beim kondensierenden Heizkessel wird die latente und sensible Wärme ausgenutzt und der Wirkungsgrad steigt auf über 100 %, (bei Heizöl maximal auf 106 %).

 

 

Umweltbelastung und Energieeinsparung

Fossile Energievorkommen stehen nicht grenzenlos zur Verfügung. Durch den Einsatz von modernster Technologie kann die vorhandene Energie besser genutzt werden. Geringerer Energieverbrauch bedeutet weniger Schadstoffe und geringere Energiekosten, somit auch eine Entlastung der Umwelt.

 


Das Funktionsprinzip

Die Müba–Brennwertwärmekompaktanlage (Brennwertheizkessel gemäss EN 15034) ist ein Edelstahl Dreizugheizkessel mit einem nachgeschalteten  Dreizugrekuperator zur Vorwärmung der Verbrennungsluft.

 

 
Schematische Darstellung der Müba–Brennwertwärmekompaktanlage

 

Die Nachschaltheizflächen und die Züge im Rekuperator sind mit Turbolatorenblechen ausgestattet, welche die Abgase in eine turbulente Strömung versetzen und dadurch den Wärmeübergang erhöhen.

 

Der korrosionsbeständige Werkstoff erlaubt einen gleitenden Betrieb ohne Rücklaufhochhaltung oder minimaler Kesselwassertemperatur. So lassen sich die Bereitschafts- und Strahlungsverluste minimieren (Kesseltemperatur entspricht Vorlauftemperatur). Dank modernster Blaubrennertechnik arbeitet das System ohne zusätzliches Abgasgebläse und Kesselkreispumpe.

 

Der Heizkessel wurde nach DIN EN 303-2:2003-12 Abschnitt 3, Anhang A sowie B, in Anlehnung prEN 15034:2004 Abschnitt 4.3 und 4.4 und der Nox Klasse 3 geprüft und ist zugelassen für Heizöl EL.


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