Brennwertheizung

Wie genau funktioniert eine Brennwertheizung?

Brennwertheizungen sind durch ein besonders günstiges Kosten-Nutzen-Verhältnis gekennzeichnet. Der hohe Wirkungsgrad bei vergleichsweise geringen Heiz- und Anschaffungskosten macht den Brennwertkessel zu einer der effizientesten Heiztechnologien, die am Markt derzeit erhältlich sind.

Zusätzlich lassen sich große Mengen an CO2 einsparen, ganze 50 Prozent weniger als bei einem vergleichbaren Niedertemperaturkessel. Brennwertkessel senken also nicht nur den Betrag auf der Heizkostenrechnung merklich, sie leisten auch noch einen wertvollen Beitrag zum Umwelt- und Klimaschutz. 

Brennwertheizungen für Gas, Öl und Holz

Das Brennwertprinzip funktioniert besonders gut mit Erdgas, denn hier ist der Wasserdampfgehalt im Abgas besonders hoch. Das ist auch der Grund, weshalb überwiegend eine Gasbennwertheizung zum Einsatz kommen. Bei diesen liegt der Brennwert oftmals um mehr als 10 Prozent über dem Heizwert. Sie sind in ihrer Bauart besonders kompakt, weswegen auch ein Einsatz als Gasetagenheizung aber auch als Gaszentralheizung problemlos möglich ist. Darüber hinaus gibt es Modelle mit Warmwasserspeicher oder Durchlauferhitzer. Eine weitere Variante sind Öl-Brennwertkessel, bei denen der Unterschied zwischen Heizwert und Brennwert mit etwa 7 Prozent etwas geringer ausfällt. Trotzdem ist eine neue Ölheizung eine lohnende Investition.

Relativ neu sind Brennwertkessel für Holzpellets. Eine Pelletheizung verbrennt den nachwachsende Rohstoff Holz in kleinen, gepressten Pellets. Ein zusätzlicher Abgaswärmetauscher sorgt für eine deutliche Abkühlung der Abgase. Auf diesem Wege lassen sich nun auch nachwachsende Rohstoffe mit dieser Technologie nutzen. Die hierfür eingesetzte Technik ist jedoch komplexer als bei den zuvor genannten Brennwertheizungen.

Die finanzielle Seite: Kosten und Nutzen eines Brennwertkessels

Je nachdem, in welcher Größe und mit welcher Leistung der Brennwertkessel ausgestattet sein soll, können die Investitionskosten zwischen 3.000 und 9.000 Euro, im Schnitt demnach bei 6.000 Euro für ein Einfamilienhaus liegen. Diese Kosten müssen aber in vielen Fällen nicht allein getragen werden, denn KfW-Bank und das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle leisten ihren Beitrag in Form von Förderungen.

Darüber hinaus amortisieren sich die Investitionskosten relativ schnell wieder, was an den um bis zu 30 Prozent geringeren Heizkosten liegt. Hinzu kommt noch die Lebensdauer, denn Brennwertkessel stehen in dem guten Ruf, besonders langlebig zu sein.

Funktionsweise eines Brennwertkessels

Das Besondere an einem Brennwertkessel liegt darin, dass sich mit ihm der Brennwert eines Brennstoffes ausnutzen lässt und nicht nur dessen Heizwert. So lässt sich dann auch ein Brennwert realisieren, der bis zu 10 Prozent über dem Heizwert liegt. Anders ausgedrückt: Es gibt mehr Wärme für weniger Geld.

Erzielt wird dieser Effekt durch die Kondensation des Wasserdampfes, welcher im Abgas enthalten ist. Bei normalen Heizkesseln wird dieser Wasserdampf einfach abgeführt, durch den Einsatz von Brennwerttechnik lässt sich aber auch daraus noch Wärme gewinnen. Damit das funktionieren kann, werden die Abgase zuerst abgekühlt, wodurch der Wasserdampf kondensiert. Das dabei entstehende Kondenswasser wird nach diesem Prozess einfach aus dem Kessel geleitet. Die entstandene Kondensationswärme, auch als latente Wärme bezeichnet, wird nutzbar gemacht. Latente Wärme wird abgegeben, ohne dass sich während dieses Prozesses die Temperatur des Gegenstandes oder Stoffes ändert. In einem Brennwertkessel dient sie nun dazu, das kalte Heizwasser vorzuwärmen. Das bedeutet weniger Arbeit für den Brenner, da sich das Wasser nun schneller auf die richtige Temperatur für den Heizkörper bringen lässt. Je nachdem, ob das Heizwasser direkt oder indirekt über die Zufuhr von Frischluft erwärmt wird, spricht man von einem rücklauftemperaturunabhängigen oder rücklauftemperaturabhängigen Brennwertkessel. 

Funktionsweise rücklauftemperaturunabhängiger Brennwertkessel

Handelt es sich beim Brennwertkessel über ein rücklauftemperaturunabhängiges Modell, entstehen darin hohe Vor- und Rücklauftemperaturen (ähnlich einer Niedertemperaturheizung). Zuerst wird das Abgas über die Vorerwärmung des Heizwassers auf eine Temperatur von etwa 65 °C abgekühlt. Das vorgewärmte Heizwasser wandert anschließend weiter zum Brenner, um dort auf die gewünschte Temperatur gebracht zu werden. Die bereits abgekühlten Abgase werden in einen Wärmetauscher aus Kunststoff weitergeleitet und dort bis zur Kondensation weiter abgekühlt. Dieser Prozess wird durch die Zufuhr von kühler Frischluft unterstützt, die sich durch diesen Vorgang ebenfalls erwärmt und dann den Verbrennungsvorgang unterstützt. Durch die Prozesse des gegenseitigen Abkühlens und Aufwärmens von Abgasen, Wasser und Luft lässt sich innerhalb des Gas-Brennwertkessels eine deutlich effizientere Verbrennung erzielen. Die Abgase erwärmen nämlich zuerst das Heizwasser und dann die von außen zugeführte Frischluft, wodurch praktisch keine Wärme "verschenkt" wird.

Funktionsweise rücklauftemperaturabhängiger Brennwertkessel

Bei einem rücklauftemperaturabhängigen Brennwertkessel gestaltet sich der Vorgang anders, denn hier wird die Kondensationswärme nicht der zugeführten Frischluft, sondern nur dem Heizwasser zugeführt. Damit die Abgase ihren Kondensationspunkt unterschreiten und die Brennwertnutzung funktionieren kann, müssen auch die Temperaturen im Heizsystem abgesenkt werden. Der optimale Bereich für Rücklauftemperaturen befindet sich unterhalb von 50 °C. In einem nachgeschalteten Wärmetauscher wird mithilfe des Rücklaufwassers erneut das Abgas abgekühlt und der darin enthaltene Wasserdampf kondensiert. Das mittlerweile erhitzte Heizwasser fließt nun zum Wärmetauscher in den Heizkessel, wo seine Temperatur weiter erhöht wird. Damit auch bei kalten Temperaturen im Winter die richtigen Rücklauftemperaturen erzielt werden, ist es wichtig, dass das Brennwertheizsystem optimal berechnet wurde. Das macht einen hydraulischen Abgleich des Heizsystems notwendig, um die optimale Einstellung des Gas-Brennwertkessels gewährleisten zu können.

Bei beiden Varianten ist zu beachten, dass das Kondensat durch seine Abgasbestandteile (z.B. Schwefel) einen sauren ph-Wert hat und vor dem Einleiten ins Abwassersystem neutralisiert werden muss, sofern die Abwasserrohre nicht säurebeständig sind. 

Säurebeständige Rohre bestehen aus Polyvinylchlorid, Polypropylen, Steinzeug sowie Guss oder Stahl mit einer Innenbeschichtung aus Emaille oder Kunststoff. 

 

 

 

 

Die Vor- und Nachteile von Brennwertkesseln im Überblick

Aufseiten der Vorteile sind ganz klar die Kosten zu nennen, denn durch die Ausnutzung der in den Abgasen enthaltenen Wärme ergibt sich eine hohe Energieeffizienz, die zu geringeren Heizkosten führt. Das gilt vor allem im Vergleich mit Ölheizungen. Darüber hinaus lässt sich ein Gas-Brennwertkessel wegen seiner kompakten Bauart problemlos in so gut wie allen Gebäuden installieren. Hinzu kommen noch die vergleichsweise geringen Investitionskosten, die sich zusätzlich noch durch Förderungen durch die KfW-Bank stützen lassen. 

Es sind aber auch ein paar Nachteile zu verbuchen. Auch Erdgas ist ein fossiler Brennstoff, der nicht auf nachhaltigem Wege gewonnen wird. Das führt dazu, dass sich die Preisentwicklung auf lange Sicht nur schwer vorhersagen lässt. Unter Umständen sind wegen des Kondensats neue Abgas- und Abflussleitungen nötig, sofern die vorhandenen nicht säurebeständig sind. 

EnEV 2014: Brennwertkessel müssen nicht ausgetauscht werden

Im Mai 2014 wurde die Energieeinsparverordnung (EnEV) novelliert, wonach nun gilt, dass alte Öl- und Gasheizkessel, die seit mehr als 30 Jahren ihren Dienst tun, nicht mehr weiterbetrieben werden dürfen. Zu den umfassenden Ausnahmeregelungen gehören auch Brennwertkessel, die also auch weiterhin betrieben werden dürfen.