Energieverluste: Atmosphärischer Niedertemperatur-Gasheizkessel.<

Atmosphärischer Niedertemperatur-Gasheizkessel.  Hauptwärmeerzeuger ab ca. 1974 bis ca. 2004. Hauptnutzung kleinere Heizungsanlagen.

In diesem BIogbeitrag werde ich zeigen, wie bei einer der meistgebrauchten Heizkessel, dem atmosphärischem Niedertemperaturgasheizkessel, sehr einfach und auch von den Hausbesitzern selber Einsparungen zwischen 10 – 30% oder auch mehr erzielt werden können.

Beispielbilder

Atmosphärischer Niedertemperaturgasheizkessel.

NT Kessel
Diese Kesselbauform wurde seit ca. 1974 bis 2014 in Einfamilienhäusern, aber auch in großen Bauten installiert.

Namensgebung

Bedeutung des Namens „Atmosphärischer Niedertemperaturgasheizkessel“. 

Ich versuche es verständlich zu erklären. Um saubere Verbrennungen im Bereich Gas, Öl, Holz usw. hinzubekommen, muss ein Gas – Luft- Gemisch entstehen. Bei den gängigen Brennstoffen ist das Verhältnis Gas – Luft 1 Teil Gas und ca. 11 Teile Luft.

Die hauptsächlichen Verbrennungsarten.

  1. Atmosphärische Verbrennung. Bei dieser Verbrennung wird ein primäres Gas-Luftgemisch in einer Einspritzmischdüse erstellt und über den Brenner verbrannt. Die meiste zusätzliche Luft wird durch den Auftrieb von unten durch den offenen Boden in den Brennraum gesaugt, um das Gesamtgemisch von 1 zu 11 herzustellen.

Brennerschema

 

 

 

 

 

 

Begriff Niedertemperatur (Heizkesselbauarten).

Standardheizkessel.

Die Bedeutung Niedertemperatur in dem Wort Niedertemperaturgasheizkessel ist der Wasserkondensation bei der Verbrennung geschuldet. Ab 56°C fällt bei der Gasverbrennung aggressives Kondensat aus.  Heizkessel, sogenannte Standardheizkessel, müssen immer mit mindestens 65°C Vorlauftemperatur betrieben werden. Das aggressive Kondensat zersetzt sonst den Brennraum des Heizkessels. Beispiele von heutigen Heizkesseln, Hackschnitzel, Pelletkessel, Großkessel. Diese Heizkessel brauchen zur Einstellung der gebrauchten Vorlauftemperatur ein Mischventil als Raumtemperaturregelung. Der hydraulische Abgleich hat bei diesen Heizkesselbauarten keine direkte energiesparende Funktion, weil die durch den Abgleich abgesenkte Rücklauftemperatur zur Schadensvermeidung wieder angehoben werden muss.

Niedertemperaturheizkessel.

Niedertemperatur als Fortschritt bedeutet, diese Kessel können durch besondere Brennraumbauformen bis 38°C Rücklauftemperatur ohne Schaden betrieben werden. Diese Kessel konnten direkt, ohne Mischventil (Mischventil: Temperaturregelung zu den Heizkörpern) betrieben werden.

Energieverluste, Stillstandsverluste

Warum sind die Vorhalte- oder Stillstandsverluste gerade bei dieser Kesselbauart  von großer Bedeutung und machen in ganz schlechten Anlagen bis zu 60% Verlust aus?

Technische Erklärung.

Grund ist der offene Heizkesselboden, durch den die Sekundärluft an die Brennerflamme gebracht wird. Wird der Heizkessel aufgeheizt, behält der Brennraum noch die am Thermostat oder der Heizungsregelung  gewählte Temperatur. Wenn wenig oder keine Abnahme durch Heizkörper besteht, heizt der aufgeheizte Kesselkörper, meist Grauguss, das Heizungswasser noch nach, teilweise sogar bis 110°C. Da kann es passieren, dass der Sicherheitsthermostat den Kessel komplett abschaltet und er entriegelt werden muss.

Was passiert im Heizkessel, wenn die Flamme aus ist und der Heizkessel sehr warm ist? 

Warme Luft ist leichter als kalte Luft, es entsteht ein Auftrieb, also Luftbewegung nach oben. Durch den offenen Kesselboden wird kühle Raumluft angesaugt, sie erhitzt sich durch das warme Kesselwasser und den aufgeheizten Guss im warmen Brennraum. Die so aufgeheizte, leichtere Luft wird durch den Auftrieb (Konvektion wie z.B. am Heizkörper), durch den Schornstein abgetragen.

Stillstandsverluste 2

Jahreswirkungsgrad.

Der Jahreswirkungsgrad (Jahreswirkungsgrad: Verhältnis eingesetzte Energie zu genutzter Energie) bei dieser Kesselbauform ist bei korrekter Nutzung und ausgereifter Kesselkonstruktion ca. 80%.

Der Jahreswirkungsgrad kann bei falscher Nutzung, Installation, nicht ausgereifter Kesselkonstruktion auch auf 40% abfallen. In dem Fall kann davon ausgegangen werden, dass 60% im Sinn des Wortes zum Schornstein herausgehen. In meiner Praxis habe ich auch schon Wirkungsgrade unter 40% erlebt.

Ein Energieberater, der auf solche Verbräuche stößt, sollte zuerst auf die Anlagentechnik sehen. Durch die Gebäudehülle sind derart hohe Energieverluste kaum machbar.

Optimieren

Was kann der Nutzer, Installateur, Energieberater dagegen tun oder empfehlen? Die Lösung ist recht einfach, es muss immer für eine möglichst große Abnahme von Heizungswasser gesorgt werden, das bedeutet, Wasserdurchlauf nicht am Heizkörper durch Kleindrehen oder Schließen des Heizkörperventils stark begrenzen.

Wie kann verbessert werden.

Im Hauptraum, meist Wohnzimmer, den Heizkörper auf die größte Stellung stellen. Wenn dieser Raum zu warm wird, nicht den Heizkörper zudrehen, sondern die Heizkesselregelung, also die Kesseltemperatur,  soweit herunterstellen, bis die Raumtemperatur behaglich wird. Niedrige Temperatur im Heizkessel bedeutet weniger Stillstandsverlust durch geringere Konvektion. Der Nutzer wird feststellen, dass in vielen Gebäuden schon bei 0°C Außentemperatur und Kesseltemperatur von ca. 40°C Raumtemperaturen von 22°C erreicht werden.  Anmerkung: Heizkörper erzeugen auch ausreichend Raumwärme, wenn sie nur handwarm sind.  Blogbeitrag Heizkörper.

Einsparpotenzial.

Erlebtes zugegeben extremes, aber nicht so seltenes Beispiel.

Bei einem Kunden im Jahr 2009 in einem Zweifamilienhaus Bj. 1984 mit 160m² beheizter Fläche. Beheizt mit einen atmosphärischen Heizkessel aus dem Jahr 1998, 26 – 30 KW Heizleistung, mit Warmwasserbereitung. Die Heizungsregelung, Heizkurve war sehr hoch eingestellt. Bei Außentemperatur von 5°C wurden schon 63°C Vorlauftemperatur erzeugt. Die Heizungsabschaltung nach Außentemperatur (Eccoschaltung) stand auf maximale Außentemperatur, also ausgeschaltet. Verbrauch: 51.300 kWh Gas im Jahr. Das sind 321 kWh pro m² und Jahr. Ein extrem hoher Verbrauch. Nach einem Gespräch mit dem Kunden stellte sich heraus, dass er sich auf seine zu hoch und falsch eingestellte Regelung verlassen hat. Er hat die Raumtemperatur nur mit den Heizkörperthermostaten geregelt. Auch durch die Warmwasseranlage wurden unnötig hohe Energieverbräuche erzeugt. Dazu mehr im Blog „Verluste in der Warmwassererzeugung“.

Durchgeführte Verbrauchsverbesserung.

Als erstes sagte ich etwas flapsig zu dem Kunden, wenn Sie so wie Sie heizen autofahren, hätten hätten Sie keine Freude am Verbrauch Ihres Autos. Wenn ich Ihr Heizverhalten mit dem Autofahren vergleiche, ist das so als, wenn Sie immer Vollgas fahren und die Geschwindigkeit nur mit der Bremse regeln.

Stillstandsverluste1

  1. Einstellen der Heizungsregelung auf eine niedrige Heizkurve, 5°C Außen, Vorlauf 40°C.
  2. Einstellen der Abschaltung nach Außentemperatur auf 17°C.
  3. Den Kunden über die einfache Anpassung der Heizungsregelung aufgeklärt, so dass er bei Bedarf die Regelung anpassen kann.
  4. Den Kunden gebeten, bei zu hoher Raumwärme nicht die Heizkörper drosseln, sondern die Heizungsregelung in kleinen Schritten anpassen.
  5. Die Nachtabsenkung wurde herausgenommen. Durch das Durchheizen hat sich die Wohnqualität dahingehend verbessert, dass auch die vorher gebrauchte Raumtemperatur von 24°C herunter auf 22°C genommen werden konnte. Grund: schon nach 3 Tagen Durchheizen haben sich die Innenwände soweit erwärmt, dass dadurch eine erhebliche Behaglichkeitssteigerung erfolgte. Blogbeitrag Raumbehaglichkeit.
  6. Die Heizkesselleistung wurde auf die im Typenschild angegebene kleinste Leistung eingestellt, dadurch hat sich die Brennerlaufzeit verlängert und die Stillstandszeit verkürzt. Auch mit 24KW ist der Kessel noch um 10KW zu groß.

    Weitere Maßnahmemöglichkeit.

  7. Als geringinvestive Maßnahme wäre eine Heizungsfernbedienung angebracht.
  8. Als investive Maßnahme kann ein modernes Brennwertgerät eingebaut werden. Bei Brennwertgeräten sind die Stillstandsverluste eher gering. Das ist einer der Hauptgründe, warum sich nach einem Umbau auf ein Brennwertgerät der Energieverbrauch teilweise mehr als halbiert. Blog Brennwertgeräte.

Erfolg der Maßnahmen.

Der Gasverbrauch wurde auf 128 kWh pro m² und Jahr oder auf einen Jahresverbrauch von 19.840 kWh im Jahr gesenkt. 31.460 kWh eingespart und das ohne großen Aufwand.

Die Warmwasserversorgung wurde auch geringinvestiv optimiert. Einzelheiten Blog Warmwasserbereitung.

Ein nach geltenden Regeln der Technik eingebautes Brennwertgerät würde nochmal ca. 4.000 kWh im Jahr sparen.

Die beschriebenen Maßnahmen sollten bei allen atmosphärischen Niedertemperaturheizkesseln angewendet werden. 5 – 20% Einsparung sind fast immer möglich.

Nachtabsenkung.

Nachtabsenkung sollte vermieden oder so gering wie möglich gehalten werden, gerade bei Atmosphärischen Niedertemperaturgasheizkesseln, aber auch bei Brennwertkesseln wirkt sich das Absenken häufig negativ aus. Ausgekühlte Räume, Wände, Möbel usw. müssen wieder mit hohen Kesseltemperaturen aufgeheizt werden. Folge: die Stillstandsverluste steigen wieder massiv an und die nach Bauchgefühl getätigte Energieeinsparung wandelt sich fast unbemerkt in einen deutlich erhöhten Verbrauch. Noch dramatischer ist die Verbrauchserhöhung, wenn zur Absenkung nur das Thermostatventil zugedreht wird. Bei der Absenkung spielt natürlich die Zeit, in der keine Wärme gebraucht wird, und die Baubeschaffenheit eine erhebliche Rolle. Im Urlaub oder in einem Gebäude mit Leichtbauwänden (Fertighäuser usw.) wird ein Sparpotenzial durch Absenken entstehen. Mehr im Blog Heizungsabsenkung. Nicht an das Gebäude angepasste zu große Heizkessel haben geringe Laufzeiten und lange Stillstandszeiten, sie sind somit verbrauchserhöhend

Eine weitere Verbrennungsart ist der Gebläsebrenner.

Den stelle ich in einem anderen Blogbeitrag vor.

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Sachverständigen- und Energieberatungsbüro Bernd Wulfestieg

Sachverständiger im Installateur – und Heizungsbauerhandwerk, Heizungsbau-und Sanitärmeister, Zertifizierter Energieberater HWK, Autor von Fachbüchern, Fachliteratur und Software.

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