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Heizkessel

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Datei:Heizkessel mit Brenner.jpg
Heizkessel mit Brenner

Ein Heizkessel dient der Umsetzung von chemisch gebundener in thermische Energie. Dabei wird durch einen Brenner die Brennkammer des Kessels erwärmt. Rund um die Kesselkammer befinden sich Rohrleitungen, in denen eine Flüssigkeit, in der Regel Wasser, die thermische Energie der Verbrennung aufnimmt und in das Heizsystem einspeist.

In privaten Haushalten sind Heizkessel zumeist in den Kellerräumen untergebracht. Dort wird in den meisten Fällen auch der Brennstoff gelagert, der zum Betrieb des jeweiligen Heizkessels und damit der Wärmeerzeugung notwendig ist. Gelegentlich werden Heizkessel bei Neubauten — zur Einsparung der Schornstein­baukosten — am Dachboden untergebracht.

Heizkesseltypen nach Brennstoff

Farbliche Kennzeichnung der Wärmeerzeuger in den Grafiken unten
Gas Gas-
Brennwert
Heizöl Heizöl-
Brennwert
Biogene
Brennstoffe
Solar-
thermie
Wärme-
pumpen
Fern-
wärme
Strom Sonstige
Kesseltypen der Wärmeerzeuger in Deutschland 2008[1]
2008
       7,9 Millionen Gaskessel (41 %)            2,7 Millionen Gas-Brennwertkessel (14 %)
      6,0 Millionen Ölkessel (31 %)           0,2 Millionen Öl-Brennwertkessel (1 %)
     0,7 Millionen Biomassekessel (4 %)           1,3 Millionen Thermische Solaranlagen (7 %)           0,3 Millionen Wärmepumpen (2 %)
Beheizungssysteme in neuen Wohnungen, Deutschland [2]
Februar 2012
      Gas 49,4%       Wärmepumpen 24,8%       Fernwärme 15,8%       Strom 1%       Heizöl 2%       Holz(pellets) 5,8%       Sonstige 2,4%
Energiequellen für Raumheizung in Österreich 2010 [3]
2010
      Gas 24%       Fernwärme 11,6%       Strom 4,5%       Heizöl 24,9%       biogene Brennstoffe 30,9%
      Sonstige (Wärmepumpen, Solar, Erneuerbare Energie) 2,7%
Brennstoffe bei Gebäudeheizungen in der Schweiz 2011[4]
Gas Öl Holz Sonstige
      Gas 251.887 Gebäude (15,2%)       Heizöl 836.212 Gebäude (50,5%)       Holz 199.246 Gebäude (12%)       Sonstige 22%
Gesamt: 1,656.864 Gebäude, dabei wurden insgesamt 1,290.522 Zentralheizungen
für jeweils ein Gebäude (77,9%) und 145.129 Einzelofenheizungen (8,8%) betrieben.
Datei:Biokessel stehender Waermetauscher Urbas.JPG
Biomasseheizkesssel mit stehenden Wärmetauscher eines Fernheizwerkes aus Österreich
Datei:Heizkessel KWB Hackgut.jpg
Biomasseheizkessel mit 300 kW geeignet für Hackgut und Pellets

Gasheizkessel

Gasheizkessel gewinnen Wärmeenergie aus der Verbrennung von Erdgas und transportieren die Wärmeenergie über den Wärmeträger Wasser. Bei veralteten Gasheizkesseln entstehen oftmals hohe Wärmeverluste und Kosten; durch moderne Brennwertkessel können Energiekosten gesenkt und der Schadstoffausstoß vermindert werden.

Ölheizkessel

Ein Ölheizkessel nutzt den fossilen Brennstoff Öl zur Erzeugung von Wärmeenergie durch Verbrennung. Neben dem Heizkessel wird zur Lagerung des Brennstoffes ein Tank benötigt.

Ölheizungen verlieren in Deutschland zunehmend an Bedeutung. Durch volatile Rohstoffpreise in der Vergangenheit und die oftmals starke Umweltbelastung sind Ölheizkessel für Verbraucher immer uninteressanter geworden.

Holz-Heizkessel bzw. Holzkesselheizung

Die Holzkesselheizung zählt zu den Biomasse-Heizkesseln, als Brennstoff wird Stück- bzw. Scheitholz verwendet. Aufgrund der hohen Öl- und Gaspreise ist das Heizen mit Biomasse wie Holz wieder zu einer Alternative für viele Hausbesitzer geworden.

Pellet-Heizkessel

Pellet-Heizkessel zählen zu den Biomasse-Heizkesseln, als Brennstoff werden üblicherweise Pellets aus Holz verwendet. Holzpellets sind kleine Presslinge aus Sägemehl und haben durch ihre Verdichtung und meist geringere Feuchte einen höheren Energiewert als normales Scheitholz.

Der Betrieb eines Pellet-Heizkessels erfordert einen Brennstoff-Lagerraum, aber weniger Platz als dies beim Heizen mit Scheitholz der Fall wäre. Die Befeuerung des Heizkessels mit Holzpellets erfolgt über Fördersysteme oftmals automatisch. Nachteile siehe Pelletheizung#Kritik

Heizkesseltypen nach Einsatzzweck

Heizkessel werden z.B. für folgende Einsatzzwecke genutzt:

Energieverschwendung

Zu Optimierung von Heizanlagen wird oft die gesamte Kette der Energiegewinnung, von der Förderung über Veredlung (in einer Raffinerie), Transport, Energieumwandlung, Wärmeverteilung berücksichtigt, viele Details werden einbezogen. Weil aber für Heizung, Warmwassererzeugung und Lüftung auf Herstellerangaben zurückgegriffen wird[5][6] werden in der Praxis vorkommende Stillstandsverluste (die auch bei Neubauten gar nicht bekannt sein können) nicht miterfasst. Wer eine Gasheizung hat, kann durch Ablesen der Gasuhr Berechnungen anstellen bzw. in der Nicht-Heizperiode mittels Warmwasseruhr Gasinput und Wärme-Output vergleichen; für eine Ölheizung bräuchte man ein Messgerät, dass den Input an Öl misst.

Takten

In der Fachliteratur und in Veröffentlichungen sind unterschiedliche Beurteilungen der Bereitschaftsverluste zu finden. Je nach Datenquelle und Brennstoff von „deutlich unter 1%“[7] bis zu 40 % (bei Heizöl)[8] oder 50 %[9] des gesamten Brennstoffverbrauchs. Die Stillstandsverluste steigen beim häufigen Takten (Ausschalten des Brenners, Ruhezeit mit Abkühlung, Start bis zum nächsten Ausschalten); nicht unüblich sind Werte bis zu 30.000 Takte im Jahr. An 365 Tagen (inklusive der Warmwasserbereitung und -bevorratung) stehen z.B. 1.800 Stunden Brennerlaufzeit 6.960 Stunden „Bereitschaft“ (=Auskühlung) gegenüber[10]. Die Wärmeverluste der wärmegedämmten Heizkessel werden dann nicht unwesentlich „zum Kamin hinausgeheizt“.

Optimus Programm

Bei dem von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU) geförderten OPTIMUS-Programm wurden Einsparpotentiale bei Ein- und Mehrfamilienhäusern in der Praxis ermittelt. Die untersuchten Objekte hatten im Mittelwert folgende ungünstige Auslegung:

  • Überdimensionierung der Wärmeerzeugerauslegung um etwa 1,8 bezogen auf die nötige Gebäudeheizlast
  • Leistungsüberdimensionierung der Pumpen von etwa 3 bezogen auf die ausreichende elektrische Auslastung
  • Überdimensionierte Heizkörpernormleistung von etwa 1,7 bezogen auf die effektive Raumheizlast[11].

Die Gegenmaßnahmen waren (2003) mit Aufwänden von € 2,- bis € 7,- pro Quadratmeter Wohnfläche vergleichsweise kostengünstig.[12] <br\> Dabei wurden lediglich folgende Maßnahmen durchgeführt[13]:

  • Voreinstellung von Thermostatventilen zur Durchflussbegrenzung
  • Einstellungen der Heizungsumwälzpumpen
  • Einstellung der Heizungsregelungen

Die Erfolge der beim OPTIMUS-Projekt verbesserten Einzelheizungen ergaben hochgerechnet auf gesamt Deutschland ein Einsparpotential zwischen 20.000 und 28.000 GWh pro Jahr [14] (zum Vergleich: das Kernkraftwerk Brokdorf speiste im Jahr 2010 11.360 GWh elektrischen Strom ins Netz ein[15]).

Entstaubung

Entstaubungsanlagen und Rauchgaswäscher sind bei allen großen Heizungsanlagen Stand der Technik, sind jedoch auch für Heizkessel < 50 kW verfügbar[16]. Gemäß einer Studie über den Stand der Technik bei Partikelabscheidern wäre die Effizienz der Feinstaubabscheidung bei Systemen allein mit Rauchgaskondensation aber gering (im Bereich von 10 bis 20%). Grobe Flugaschepartikel würden hingegen meist abgeschieden[17].

Siehe auch

Weblinks

 Commons: Heizkessel – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise

  1. Deutschland-Infografik bei meineheizung.de, private Website
  2. pdf-Datei abrufbar bei: AGEB AG Energiebilanzen.e.V., Energieverbrauch in Deutschland, Daten für das 1. Quartal 2012, zuletzt abgerufen Oktober 2012
  3. http://www.statistik.at/web_de/statistiken/energie_und_umwelt/energie/energieeinsatz_der_haushalte/index.html
  4. Schweizerische Eidgenossenschaft, Bundesamt für Statistik, Gebäude und Wohnungen – Daten, Indikatoren, Gebäude nach Heizungsart und Energieträger der Heizung
  5. H.Alt:Anlagenaufwandszahl (prf-Datei; PDF; 106 kB),Energieausweis, Fachhochschule Aachen
  6. Kati Jagnow, Stefan Horschler: Kurzbeschreibung DIN V4701-10 BBL1:2002-02 (pdf-Datei)
  7. Ansgar Schrode:Heizsysteme im Niedrigenergiehaus, IKZ-HAUSTECHNIK, Ausgabe 9/1997
  8. Optimierung wo anfangen?
  9. Takten der Heizung)
  10. Umweltfreundlich und sparsam heizen — aber wie?
  11. Jagnow, Wolff: OPTIMUS-Kurzbericht, Seite 3 (PDF; 198 kB)
  12. Das projekt OPTIMUS
  13. Jagnow, Wolff: OPTIMUS-Kurzbericht, Seite 5 (PDF; 198 kB)
  14. Jagnow, Wolff: OPTIMUS-Kurzbericht, Seite 7 (PDF; 198 kB)
  15. Power Reactor Information System der Internationale Atomenergieorganisation IAEO (englisch)
  16. Michael Sattler:Staubabscheider für den Hausbrand (<50 kW) – in der Schweiz erhältliche oder kurz vor der Einführung stehende Systeme – mit praktischen Informationen für Kaminfeger, (pdf-Datei; 429 kB) Langenbruck 2007, bei oekozentrum.ch
  17. Christoph Mandl, Ingwald Obernberger:Studie zum Stand der Technik von Partikelabscheidern für häusliche Biomassefeuerungen, IEA Bioenergy Task32 „Biomass combustion and Cofiring“, (deutsch), (pdf-Datei; 779 kB)


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