Der Voll-Brennwertkessel in der Übersicht

Die folgende Abbildung zeigt die prinzipielle Funktionsweise des Konzeptes Voll-Brennwerttechnik in der Übersicht. Die hier angegebenen Temperaturwerte können natürlich im konkreten Fall nach unten bzw. oben variieren.

 

Funktionsskizze
* abhängig von der Außentemperatur

Der Blaubrenner erzeugt durch das Prinzip der Rezirkulation eine rußfreie und emissionsarme Verbrennung mit einer Flammtemperatur von ca. 1200C. Die Verbrennungsgase werden dann durch speziell profilierte Züge mehrmals umgeleitet und haben am Ende des Stahlwärmetauschers eine Temperatur von ca. 70C. Das im Gegenstrom von unten nach oben fließende Wasser wird dabei von mindestens 53C auf maximal 80C erwärmt.
Als nächstes gelangt das Abgas in den Kunststoffwärmetauscher, in dem nun in zwei Phasen zunächst ein weiterer Teil fühlbare Wärme und ab der Taupunkttemperatur zusätzlich latente Wärme genutzt wird, um die angesaugte Frischluft für den Brenner auf bis zu 60C vorzuwärmen. Das Abgas verlässt das System mit weniger als 47C (bei Ölfeuerung) und tritt durch das Kunststoffabgasrohr in den Kamin ein, wo es sich schließlich durch die außen vorbeiströmende Luft, die sich nach unten auf dem Weg zum Kunststoffwärmetauscher und schließlich zum Brenner befindet, bis zum Kaminende auf ca. 30C bis 40C abkühlt. Die von außen angesaugte Luft wird dabei bereits im Kamin vorgewärmt (LAS).

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Von der Frischluft zum Abgas, Vollbrennwerttechnik Schritt für Schritt:

Im folgenden soll die Funktionsweise des Vollbrennwertkessels in Einzelschritten erläutert werden. Die dargestellten Abgas- und Zulufttemperaturen stammen aus einer gemachten Messung. Diese Werte können jedoch bei jeder realisierten Anlage, in Abhängigkeit der örtlichen Gegebenheiten, variieren:



Rauchgasabkühlung im Stahl-Wärmetauscher

Das Abgas wird im Stahlwärmetauscher von ca. 1200C bis auf ca. 70C abgekühlt.


Wasseraufwärmung im Stahl-Wärmetauscher

Im Gegenstrom wird durch das abkühlende Abgas Wasser von ca. 60C auf bis zu 80C aufgewärmt.


Kondensation im Kunststoff-Wärmetauscher

Im nachgeschalteten Kunststoff-Wärmetauscher wird ein weiterer Teil fühlbarer und schließlich ein Grossteil latenter Wärme des Abgases zur Vorwärmung der aus dem LAS kommenden Frischluft genutzt. Das Abgas hat nun eine Temperatur von ca. 45C.


Rauchgasabkühlung im LAS

Im LAS wird dann schließlich noch ein Teil der fühlbaren Restwärme und (je nach Außentemperatur) ein weiterer Teil latenter Wärme zur Vorwärmung der im Ringspalt nach unten strömenden Frischluft genutzt. Das Abgas verlässt das Haus mit ca. 40C.


Frischluftvorwärmung im LAS

Die Frischluft für den Brenner wird mittels des LAS von außen bezogen und durch das Vorbeiströmen am Abgasrohr um ca. 20C vorgewärmt (abhängig von Länge und Querschnitten des LAS). Bevor die Luft in den Kunststoffwärmetauscher gelangt, besitzt sie bereits ca. 30C.


Frischluftvorwärmung im Kunststoff-Wärmetauscher

Durch das abkühlende Abgas und den kondensierdenden Wasserdampf, welches im Gegenstrom zur angesaugten Frischluft strömt, wird die Luft im Kunststoff- Wärmetauscher weiter vorgewärmt und erreicht eine Temperatur von bis zu 60C.


Zuführung der vorgewärmten Luft zum Brenner

Mit dieser Temperatur wird die Frischluft mittels eines Schlauches in den Brenner geführt. Sie wird im Brenner mit Öl zu Gas zerstäubt, verbrannt und der "Kreislauf" beginnt von vorne.

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Die Physik der (Voll-)Brennwerttechnik

Hier möchte ich auf die physikalischen Effekte eingehen, die zum Verständnis der Voll-Brennwerttechnik nützlich sind.

Wärme und Temperatur / Phasenübergänge:

Wärme und Temperatur sind zwei Begriffe, die im täglichen Leben oft für ein und dasselbe benutzt werden. Man sagt, es ist warm, und meint damit dass die Temperatur eine bestimmte "Marke" erreicht hat. Wärme ist jedoch nicht gleich Temperatur, und dieser feine Unterschied ist von großer Bedeutung, auch wenn man ihn nicht immer so bemerkt. Wenn also Wärme und Temperatur nicht identisch sind, dann muss es eine Situation geben, in der ich einem Gegenstand Wärme zuführen kann, ohne dass sich seine Temperatur ändert. Geht nicht? Geht wohl! Eine solche Situation ist auch gar nicht kompliziert herzustellen. Wenn man zum Beispiel, was jeder kennt, Wasser in einem Topf erhitzt, dann wird es zunächst seine Temperatur erhöhen. Das geht aber nicht unendlich lange. Wenn ich immer weiter heize, dann habe ich irgendwann kein Wasser mehr in meinem Topf. Was ist da passiert? Das Wasser ist verdunstet, es ist zu Wasserdampf geworden; und würde man während des Verdampfens ständig die Temperatur messen, so stellte man fest, dass sie unverändert bliebe. Die zugeführte Wärme führt in diesen "Bereichen" also nicht zu einer Temperaturerhöhung, sondern "kümmert" sich einzig und allein darum, das Wasser zu Dampf zu machen. Es ist auch eine alltägliche Erfahrung, dass das Verdampfen eines ganzen Topfes Wasser eine nicht unerhebliche Zeit in Anspruch nimmt Aber während der ganzen Zeit steckt man unermüdlich Wärme in das Wasser hinein, ohne dass es wärmer wird.

Wichtig ist nun, dass die ganze Energie im Dampf "gespeichert" ist und man sie wieder zurückbekommt, wenn man den Dampf wieder zu Wasser macht. Der gleiche Effekt ist beim Übergang von Eis zu Wasser und zurück zu beobachten, nur ist dort die Energiemenge kleiner und das Schmelzen geht schneller vor sich als das Verdampfen. In der Physik nennt man solche Übergänge Phasenübergänge, weil sie von einer Phase (flüssig) zu einer anderen Phase (gasförmig) führen. Die benötigten Wärmemengen zum Schmelzen und Verdampfen heißen Schmelzwärme und Verdampfungswärme, sie sind erheblich unterschiedlich. Jeder Stoff kann in den drei Phasen (fest, flüssig und gasförmig) vorkommen. Jedoch sind dazu erheblich verschiedene Temperaturen und Drücke notwendig. Folgendes Bild zeigt den erläuterten Sachverhalt am Beispiel des Wassers:

Phasendiagramm von Wasser

Bei einer Temperatur von unter 0C steigt die Temperatur des Eises bei Wärmezufuhr an, bis genau die 0C erreicht sind (bei einem Druck von 1013 mbar). Bei weiterer Erhitzung schmilzt das Eis. Dabei ändert sich die Temperatur des Eises nicht, solange nicht alles Eis zu Wasser geschmolzen wurde. Die Energie, die zum schmelzen von einem Liter Eis (nicht zu Verwechseln mit einem Kilogramm. Eis hat eine geringere Dichte als Wasser, weshalb es ja auch im Wasser schwimmt!) notwendig ist, nennt man Schmelzwärme. Bei Wasser beträgt sie 333 kJ (Kilo Joule). Führt man weiter Energie zu, so wird das Wasser langsam wärmer, bis es 100C erreicht. Dann (in Wirklichkeit aber schon früher) bildet sich Dampf. Während das Wasser verdampft, hält es seine Temperatur von 100C, bis auch der letzte Tropfen Wasser zu Dampf geworden ist (idealisiert). Die nötige Energie zum Verdampfen eines Liters Wasser beträgt ca. 2260 kJ. Dies ist ca. die fünffache Menge Energie, die zum Erhitzen der gleichen Menge Wasser von 0C auf 100C notwendig ist! Es stellt also einen nicht unerheblichen "Energiespeicher" dar!

 

Phasenübergänge, fühlbare und latente Wärme:

Wie schon gesagt, macht ein Stoff beim Schmelzen oder Verdampfen einen Phasenübergang durch, während dem sich seine Temperatur nicht ändert. Die Wärmemengen, die man für Phasenübergänge braucht, scheinen sich also, nachdem man sie zugeführt hat, in dem Stoff zu "verstecken", denn wärmer oder kälter wird der Stoff ja durch sie nicht. Deshalb nennt man diese Wärme auch latente Wärme, da latent das lateinische Wort für verborgen ist. Im Gegensatz dazu spricht man bei Wärmemengen, die die Temperatur eines Körpers verändern, von fühlbarer Wärme (nicht zu verwechseln mit "gefühlter Wärme") , weil sie eben fühlbar ist, denn sie macht einen Körper wärmer oder kälter.

Aber wo geht denn dann die Wärme hin? Sie wird dazu benötigt, die Molekülbindungen (Wasserstoffbrückenbindungen) zu lösen und alle Wassermoleküle auseinander zu zerren. Da dies "leichter" (energetisch günstiger) ist, als die Bewegungsenergie (Wärme) der Wassermoleküle in flüssiger Form ab einem gewissen Punkt weiter zu erhöhen, vollzieht sich eben ein Phasenwechsel. Erst wenn alle Wassermoleküle separiert wurden (alles gasförmig), kann jedem einzelnen wieder mehr Bewegung, also "Wärme" zugeführt werden (idealisiert).

Abschließend soll noch erwähnt werden, dass es sich hierbei nicht um zwei physikalisch verschiedene "Wärmen" handelt. Mit den erwähnten Adjektiven fühlbar und latent will man nur die eine Art der Wärme (physikalisch betrachtet die Bewegung der Atome) in ihrer verschiedenen Einsatzform aufzeigen.

 

Kondensation in Gemischen:

Alle Stoffe können also schmelzen und verdampfen und umgekehrt auch erstarren ("fest werden") und kondensieren ("flüssig werden"). Ob Wasser aus einem Gasgemisch kondensiert, hängt ausschließlich von der relativen Feuchtigkeit des Gemisches ab. Diese wiederum hängt ab vom Gasdruck des Gemisches, welcher sich aus den Partialdrücken der sich im Gas befindlichen Stoffe zusammensetzt. Das Abgas ist eine Mischung aus den verschiedensten Gasen, wie z.B. Stickstoff ( 64 %), Kohlendioxid ( 13 %), Sauerstoff (4 %) und anderen.
Bei "normaler" Luft liegt der Taupunkt fuer 100g Wasser pro m^3 Luft (dies entspricht etwa der Menge dampfförmigen Wassers im Abgas) bei einer Temperatur von etwa 53 Grad (durch den höheren CO2-Anteil wird der Taupunkt um wenige Grad reduziert, durch den Schefelgehalt wieder etwas erhöht).
Je geringer der Luftüberschuß (bzw. je höher der CO2-Wert ist), desto höher (und damit einfacher zu erreichen) ist die Taupunkttemperatur des Abgases und desto größer wird die Ausbeute an Kondensationswärme. Dies liegt daran, dass ein Abgas mit geringerem Luftüberschuß natürlich weniger Wasser aufnehmen/halten kann und die Kondensation deshalb schon bei höheren Temperaturen beginnt.

Doch damit nicht genug. Nicht nur, dass sich die Temperatur an sich verändert, eine Kondensation erstreckt sich bei realen Gasen auch über einen gewissen Temperaturbereich, während sich die Phase vorher (in reinen Stoffen) bei einer ganz gewissen Temperatur änderte (horizontale Streckenabschnitte im obigen Bild). In der Physik sagt man "die Kondensation verläuft entlang der Sättigungskurve im Mollier-Diagramm" und die erstreckt sich über einen bestimmten Temperaturbereich. Auf den Fall der Brennwerttechnik angewendet bedeutet das also, dass der erste Wasserdampf unterhalb von ca. 50°C (Ölbetrieb) auskondensiert, während der "letzte Tropfen" aber vielleicht erst bei 30°C ausfällt. (Die Werte dienen nur der Verdeutlichung und können von den wirklichen abweichen).

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Wie erklären sich die oft genannten 10% Minderverbrauch gegenüber NT-Anlagen bei Ölbetrieb?

Rein "Kesselwirkungsgradtechnisch" gehen bei einem Voll-Brennwertkessel mit Ölfeuerung ca. 5% der Ersparnis auf die niedrigere Abgastemperatur und ca. 2-3%* auf die Nutzung von Kondensationswärme. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass eine weitere große Einsparung auf die Raumluftunabhängigkeit des Systems zurückzuführen ist. Diese Effekte zusammen sind für die zitierten 10% Einsparungen verantwortlich, wobei dies sogar noch eine vorsichtige Schätzung ist! In der Praxis werden nicht selten größere Einsparungen erzielt.

Wie immer wieder betont, hängt der Kondensationsgewinn und damit der latente Abgasverlust von der Aussentemperatur ab. Deshalb kann man einen für das ganze Jahr verbindlichen Wert nicht angeben. In der folgenden Grafik wird der Wirkungsgrad dreier verschiedener Heizsysteme bei Ölbetrieb anhand von Beispieldaten miteinander verglichen. Bitte hierbei den Wirkungsgrad nicht mit einer Brennstoffeinsparung gleichsetzen. Letztere ist meist deutlich größer! Als Bezugsgrößen wurde einmal der untere Heizwert ("Heizwert", blau) und einmal der obere Heizwert ("Brennwert", grün) gewählt. Zu beachten ist, dass z.B. die beiden Wirkungsgrade beim Konstanttemperaturkessel sich um 4 Prozentpunkte unterscheiden, obwohl die latente Wärme ca. 6% des Heizwertes ausmacht. Dies liegt daran, dass bei Umrechnung vom unteren auf den oberen Heizwert die Prozentskala "gedehnt" und nicht einfach "verschoben" wird (beide Skalen beginnen ja identisch bei 0%):

Wirkungsgradvergleich

*abhängig von der Außentemperatur

In der Praxis bedeutete das, das ein Voll-Brennwertkessel (hier beispielhaft) momentan (bei Prüfstandbedingungen) 8% gegenüber einer NT-Heizung weniger verbrauchen würde, um die gleiche Energie an das Kesselwasser zu übergeben. Aufgrund der Tatsache, dass der Wirkungsgrad jedoch nur das momentane Verhältnis von Nutzen zu Aufwand beschreibt, und aufgrund von Erfahrungen kann man in der Praxis durchaus mit erheblich höheren Einsparungen von deutlich mehr als 8% gegenüber einem NT-System bei Ölfeuerung rechnen (->Erfahrungsbericht Jürgen Möller). Der dort gemessene Minderverbrauch ist zwar nicht allein dem Vollbrennwertsystem zuzuschreiben, er zeigt jedoch die Einsparmöglichkeiten, wenn viele günstige Effekte mit dieser Technik zusammenwirken! Dass die Einsparungen in der Praxis ohne Probleme die hier theoretisch begründeten Werte überschreiten, wird auch dadurch belegt, dass sich in der Praxis Minderverbräuche eines (Voll-) Brennwertkessels im Vergleich zu einer 20 Jahre alten Heizung von mehr als 30% einstellen (siehe Rubrik Messdaten)!

Obige Grafik soll zeigen, dass sich Werte von mehr als 6% (Differenz zwischen Heizwert und Brennwert bei Öl) zwischen Niedertemperatur- und (Voll-) Brennwerttechnik auch schon theoretisch untermauern lassen, denn es ist ja neben der Kondensation vielmehr die deutlich geringere Abgastemperatur, die die Einsparungen ausmacht. Das wird von Kritikern der Ölbrennwerttechnik (ja, die soll es noch geben ;-) oft gerne übersehen. In der Praxis ist es schließlich sogar so, dass die gemessenen Einsparungen meist oberhalb der theoretischen Erwartung liegen. Jedenfalls liegen sie garantiert über den nicht selten als maximal proklamierten 6% bei Ölfeuerung!

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Warum ist die Verbrennungsluftvorwärmung eine Kondensationswärmenutzung?

Ein weit verbreitetes Fehlurteil, vor dem auch mancher Fachmann auf dem Gebiet der Brennwerttechnik oder der Energietechnik nicht verschont bleibt, spiegelt sich in der des öfteren vernehmbaren Aussage wider: "Bei der Voll-Brennwertechnik wird zwar kondensiert, aber die gewonnene Wärme wird der Zuluft des Brenners zugeführt und nicht dem Heizwasser. Deshalb kann in Wahrheit die zurückgewonnene Wärme gar nicht genutzt werden." Dabei stützen sich die diesem Fehlurteil bzw. Vorurteil unterliegenden Leute auf die These, dass die erwärmte Zuluft am Brenner mit einer Temperatur von 60C ja "kühler" sei, als das Wasser, dem die zurückgewonnene Energie zugeführt werden soll. Dies ist zwar richtig, daraus zu schliessen, dass die Kondensationswärme nicht genutzt werden könne, ist jedoch falsch. Manche behaupten auch, dass die Energie durch die vorgewärmte Luft durch eine entsprechend erhöhte Abgastemperatur nach dem Stahlwärmetauscher wieder abgegeben werde. Auch dies lässt sich durch Messungen leicht widerlegen.

Es ist also zu erklären, wie die Energie in der auf 50-60C vorgewärmten Luft an das Heizwasser übergeben werden kann, wo doch das Heizwasser auf seiner ganzen Strecke immer eine Temperatur zwischen 60C und 80C hat. Auf den ersten Blick scheint dies unmöglich und doch ist es leicht zu erklären: Die Erwärmung der Verbrennungsluft führt nämlich zu einer Erhöhung der Enthalpie des Verbrennungsgases. Einfach ausgedrückt: Die Brennerflamme ist heißer, wenn mit vorgewärmter Luft (z.B. 50-60C) verbrannt wird, als wenn z.B. mit raumtemperaturwarmer Luft (ca. 20C)  verbrannt wird. Bildlich gesprochen wird die auf einem zunächst niedrigeren Temperaturniveau vorliegende Wärme (das zur bertragung an das Heizwasser zu gering wäre) durch die Verbrennung auf ein höheres Temperaturniveau angehoben. Nun befindet sich die durch die Vorwärmung gewonnene Wärme (welche u.a. aus der Kondensation des Wasserdampfes gewonnen wurde) auf einem Temperaturniveau (ca. 1200C), auf dem sie problemlos an das Heizwasser übergeben werden kann. Es soll jedoch nicht unerwähnt bleiben, dass ein Teil dieser gewonnen Wärme auch wieder mit einem ebenfalls leicht wärmeren Abgas (als ohne die Zuluftvorwärmung) aus dem System verloren geht. Es bleibt jedoch ein deutlich messbarer Nutzen, der eindeutig auf die Nutzung von Kondensationswärme zurückgeführt werden kann. Der Kunststoffwärmetauscher erhöht also deutlich die Nutzenergie und damit den Wirkungsgrad des Kessels.

Etwas mathematischer finden sie diesen Sachverhalt auch dargestellt in "Untersuchungen von Heizanlagen mit Abgaskondensation unter besonderer Berücksichtigung des PAVE-Prozesses", erschienen im VDI-Verlag (1996). Insbesondere Abbildung 3.5 zeigt deutlich den Wirkungsgradunterschied mit und ohne Vorwärmung (zu diesem Zeitpunkt wird der PAVE-Prozeß noch nicht betrachtet). Der reine Effekt durch die Verbrennungsluftvorwärmung beträgt etwa 1,5-3% des Heizwertes je nach Lambda-Wert des Abgases.

Im übrigen ist es bei der Brennwerttechnik "gefährlich", nur mit Temperaturen argumentieren zu wollen, denn die Kondensationswärme ist ja Energie, die aus "nicht fühlbaren" Quellen stammt. Deshalb darf auch die Siegertsche Abgasverlustformel nicht auf die Brennwertkessel angewendet werden, da sie nur für Temperaturen oberhalb des Taupunktes gültig ist.

Fazit: Das Prinzip "Kondensationswärmenutzung durch Brennerluftvorwärmung" funktioniert, und das sich dieses Prinzip auch in der Heizungstechnik etablierte, geht auf einen Herrn Vetter zurück, der dies schon vor 20 Jahren erkannte und der hier deshalb ehrenvoll erwähnt werden soll. Mittlerwereile sind die Probleme, die noch zu Zeiten von Herrn Vetter vorhanden waren, beseitigt und die Voll-Brennwerttechnik kann als ausgereift betrachtet werden!

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Vollbrennwerttechnik - Ein oft missverstandener Begriff:

Ich möchte hier die Gelegenheit nutzen, einer weit verbreiteten Fehlinterpretation des Begriffes Voll-Brennwerttechnik zu begegnen. Man hört oft: "Die Vollbrennwerttechnik nutzt überhaupt nicht den vollen Brennwert, da die Abgase nicht auf die in der Norm festgesetzten 25C gekühlt werden". Oder es wird gesagt: "Durch die Zuluft kann ja gar nicht alle Kondensationswärme aufgenommen werden, da die Wärmekapazität der Luft viel zu gering ist". Alle diese Behauptungen wollen beweisen, dass bei der Vollbrennwerttechnik nie der volle Brennwert genutzt werden kann. Sie werden vielleicht überrascht sein, wenn ich Ihnen sage, dass die Behauptungen stimmen! Ich möchte hier explizit sagen:

Bei der Vollbrennwerttechnik wird zu keiner Zeit der volle Brennwert genutzt!

Jeder, der etwas anderes behauptet, ob Privatperson oder Firma, weiß es entweder nicht besser oder sagt wissentlich aus den verschiedensten Gründen die Unwahrheit! Darüber brauchen Sie jedoch nicht enttäuscht zu sein, denn es handelt sich hierbei nur um ein "Begriffsproblem". Dies ändert ja nichts an der Tatsache, dass es sich bei dieser Technik trotzdem um die derzeit effektivste Art und Weise handelt, mit Öl oder Gas auf universell einsetzbarem Temperaturniveau (80/60C) zu heizen.

Ja, werden Sie nun sagen, warum gibt man einer Technik dann diesen Namen? Recht haben Sie, auch mir gefällt diese Begriffsbildung nicht so sehr. Aber im Laufe der Zeit hat sich dieser Name nun mal eingebürgert, da man sich damals mit diesem Begriff von der "konventionellen Brennwerttechnik" abheben wollte, die teilweise nur eine "Scheinbrennwerttechnik" war und ist. So ist man heute in der unschönen Situation, viele Geräte mit dem Begriff Brennwerttechnik zu belegen, die gar nicht kondensieren, so dass man Geräten, die stets eine sehr gute Kondensationswärmetnutzung vorweisen können, den Namen "Voll-Brennwerttechnik" geben musste, um diese technische Weiterentwicklung auch begrifflich von der herkömmlichen Brennwerttechnik unterscheiden zu können. Heute muss man mit diesem "Problem" leben. Darum möchte ich hier und jetzt Klarheit schaffen und den bis dato nicht genau definierten Begriff der sogenannten Voll-Brennwerttechnik etwas erläutern. Was kann diese Technik und wo liegen die Grenzen der Energieausnutzung?

Dazu möchte ich erst einmal erklären, warum die Vollbrennwerttechnik (wie auch keine andere Technik) zu keiner Zeit den vollen Brennwert nutzen kann. Zum Verständnis ist zunächst nötig, den Begriff Brennwert zu erklären, der in der DIN Norm 5499 2.1 genau definiert ist. Einfach ausgedrückt nutzt man den Brennwert eines Brennstoffes dann, wenn die Zuluft- und die Abgastemperatur 25C beträgt und zudem alles Wasser auskondensiert werden konnte. Kann man diese dadurch gewonnene Wärmemenge durch einen Wärmetauscher komplett an das Heizwasser übergeben, so erreicht dieser Wärmetauscher einen physikalischen Wirkungsgrad von 100%, denn mehr Energie ist dem Brennstoff laut Definition nicht zu entnehmen (man könnte jedoch durch irgendwelche anderen Maßnahmen das Abgas unter die Zulufttemperatur abkühlen. Zum Beispiel durch Umspülen des Kunststoffwärmetauschers mit Kaltwasser, bevor man dieses in den Warmwasserboiler leitet. In diesem Fall wäre der energetische Nutzen größer als der Brennwert! Man muss sich also immer vor Augen halten, dass alle diese energetischen Kenngrößen nur Definitionen sind und keine physikalischen Grenzen einer Energieausnutzung darstellen!). Bezieht man diese Nutzenergie auf den Heizwert, so werden die oft missverstandenen Wirkungsgrade von 106,4% bei Ölfeuerung und ca. 111% bei Gasfeuerung erreicht.

Anhand dieser Darstellung wird es nun klar, warum kein Wärmetauscher der Welt den vollen Brennwert des Brennstoffes nutzen kann (von meinem Spezialfall abgesehen, der ja einen "äußeren" Eingriff in das System darstellt, also nicht Teil einer "geschlossen arbeitenden" Maschine ist!). Jede Heizungsanlage hat einen Abgasverlust, da die Abgastemperaturen immer höher liegen als die Zulufttemperaturen (wenn man die Heizung als "Black-Box" betrachtet und unter Ausschluss des angesprochenen Spezialfalles). In der Praxis einer "geschlossen arbeitenden" Maschine wird es niemals möglich sein, das Abgas auf die gleiche Temperatur abzukühlen, wie die Temperatur der zugeführten Luft vorher war. Denn entweder beträgt die Rücklauftemperatur bei konventioneller Brennwerttechnik ca. 30C, wodurch keine Abgastemperaturen unterhalb dieses Wertes erreicht werden können (in der Praxis treten sogar stets wesentlich höhere Abgastemperaturen von ca. 50C auf) oder die Zulufttemperatur kühlt das Abgas herunter (wie bei der Vollbrennwerttechnik). Aber auch hier liegt die Abgastemperatur notwendigerweise über der Zulufttemperatur vor Eintritt in die Heizung (nicht zu verwechseln mit der Zuluft vor dem Brenner, siehe nächstes Kapitel).

Es ist prinzipiell unmöglich, sowohl in der Brennwerttechnik als auch bei "normaler" Heiztechnik, den Brennwert völlig in Nutzenergie umzuwandeln, wenn man ein geschlossenes Heizsystem betrachtet, auch wenn man von allen weiteren Verlusten absieht. Denn nur nach einer unendlich langen Wärmetauscherstrecke (bzw.unendlich langer Zeit) wäre es möglich, mit einer Zuluft von 25C, das Abgas ebenfalls auf 25C abzukühlen (ohne Betrachtung von Kondensationseffekten!), da eine Angleichung der Temperaturen aufgrund des stetig schrumpfenden Temperaturgefälles zwischen den beiden Strömungen immer schwieriger wird. (Dies kann man sich bei Gleichstromwärmetauschern besser vorstellen, als bei Gegenstromwärmetauschern).

Neben diesen theoretischen berlegungen gibt es in der Praxis zudem ja auch die Abstrahlverluste während des Betriebs, die sich von System zu System sehr unterscheiden können und den Wirkungsgrad bei Heizsystemen ebenfalls um ca. 0,5% senken. Für eine Öl-Vollbrennwertanlage lässt sich jedoch zeigen, dass durch die Verbrennungsluftvorwärmung aufgrund der relativ niedrigen Wärmekapazität der Luft nur ca. 2-3 der maximal 6% (des Heizwertes) über die Erwärmung der Verbrennugsluft an das Heizwasser übergeben werden kann (ein weiterer Teil verbleibt durch Abstrahlung des KWT im Aufstellraum und ist daher zum Teil noch nutzbar, der Rest verlässt als Wasserdampf im Abgas das Haus und ist als Verlust anzusehen).

Obwohl die Verbrennungsluft nachweislich nicht alle Wärme aus der Kondensation des Wasserdampfes aufnehmen kann, muss man in diesem Zusammenhang darauf hinweisen, dass die "Abstrahlverluste" einer (Voll-)Brennwertanlage nicht wirklich in vollem Umfang einen Verlust darstellen. Da der Aufstellraum aufgrund der raumluftunabhängigen Betriebsweise keine direkte Verbindung zur Atmosphäre besitzt, kann die Abstrahlwärme nicht aus dem Haus entweichen. Sie heizt damit also nicht nur den Aufstellraum, sondern auch zu einem großen Teil die benachbarten Räume, da die Wärme durch Wände und Decken in angrenzende Räume gelangt. Deshalb kommt man zu dem Schluss, das bei raumluftunabhängigen Heizanlagen nur der Abgasverlust als einzig wahrer Verlust anzusehen ist, während alle anderen "Verluste" größtenteils im Haus verbleiben und damit eigentlich keine reinen Verluste, sondern teilweise nutzbare Energiemengen darstellen, auch wenn dies die Definition der Nutzwärme nicht vorsieht. Diesen Effekt kann man jedoch nicht der Anlage (im Sinne einer Berücksichtigung dieses Effektes in der Definition des Wirkungsgrades) zurechnen, da die Auswirkung dieses Effektes sehr von den örtlichen Gegebenheiten der Anlage abhängt, der Wirkungsgrad jedoch eine universelle Vergleichsgröße sein soll. Nichtsdestotrotz hat letztlich der Anwender etwas davon, auch wenn dies auf dem Prüfstand unberücksichtigt bleibt.

Die von einigen Leuten angeführte Behauptung, bei der Voll-Brennwerttechnik handele es sich ja gar nicht um die volle Nutzung des Brennwerts, ist also völlig korrekt. Als Argument gegen die Hersteller kann diese Aussage allerdings nicht verwendet werden, da kein seriöser Anbieter von Voll-Brennwertsystemen jemals behauptet hat, dass der volle Brennwert und damit der maximale Wirkungsgrad von 106,4% bei Ölfeuerung durch diese Technik erreichbar ist. Vielmehr wurde und wird mit "Jahreszeitunabhängiger und rücklauftemperaturunabhängiger Dauerkondensation" geworben. Dies bedeutet soviel wie: "Unser Kessel kondensiert unabhängig aller äußeren Umstände und in allen erdenklichen Betriebssituationen", von einhundertprozentiger Kondensation ist hier nicht die Rede. Man muss eben zwischen Dauerkondensation und "voller Kondensation" (nicht zu verwechseln mit Voll-Kondensation!) unterscheiden.

So relativiert und nüchtern dies angesichts des Titels dieser Technik letztlich auch klingen mag, dies ist eine Eigenschaft, die keine andere Technik vorzuweisen hat. Es gibt neben der Voll-Brennwerttechnik keine derzeit verfügbare Alternative, wenn man Kondensationswärme auch bei Vor- /Rücklauftemperaturen von 80/60C nutzen möchte, also höchste Wirkungsgrade auch für die Warmwasserbereitung wünscht oder für Heizkörper, die eine Vorlauftemperatur von mehr als 40C brauchen (was wohl auf die meisten zutreffen dürfte). Dies allein rechtfertigt die Bezeichnung "Voll-Brennwerttechnik". Dieser Begriff propagiert nicht die Nutzung des vollen Brennwerts, sondern betont die Tatsache, dass dieses System ganzjährig im Bereich der VOLL-Kondensation des jeweiligen Brennstoffs arbeitet und zwar in allen Betriebssituationen! Und das ist, wie ich finde, eine hervorragende technische Konzeption!

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