Brennwerttechnik

Alles zu Konstruktion, Betriebsbedingungen, Abgasführung, Leistungsmodulation, Wirkungsgrad der Brennwertkessel für Gas

Ihren sehr hohen Wirkungsgrad erzielen Brennwertkessel bzw. -thermen für Gas wegen ihrer ausgefeilten Konstruktion. Sie läuft darauf hinaus, die Abgastemperatur soweit abzukühlen, dass eine maximale Tauwasserbildung im Brennwertkessel erreicht wird.

Dazu hat sich ein Konstruktionsprinzip durchgesetzt und bewährt, bei dem das Abgas zur Abkühlung durch einen dem Brenner nachgeordneten Wärmetauscher (6) geleitet wird. Im Inneren des Wärmetauschers befinden sich Kanäle, die vom kühlen Rücklaufwasser (2) der Heizung durchströmt werden. Es kommt zu einer intensiven Wärmeübertragung vom Abgas auf das Heizungswasser, wodurch sich das Abgas von fast 1200°C auf weniger als 80°C abkühlt. Wenn das in den Wärmetauscher (7) einströmende Rücklaufwasser (2) eine Temperatur hat, die unterhalb der Taupunkttemperatur des Abgases liegt, erfolgt die Kondensation eines Großteiles des Wasserdampfes und die Übergabe der dabei frei werdenden Wärme an das Heizungswasser. Das stark abgekühlte Abgas (5) kann anschließend durch ein Abgas-System ins Freie abgeführt werden. Die großflächigen Wärmetauscher (6,7) sind aus einem korrosionsfesten Material gefertigt. Überwiegend kommt dabei spezieller Edelstahl oder eine Aluminium-Silizium-Legierung zur Anwendung.

Es ist bekannt, dass es bei älteren AlMgSi- Legierungen zu Materialauswaschungen und Abtragungen kam. Bei Brennwertkesseln mit Edelstahl als Material für den Wärmetauscher können Schwermetallionen im Kondensat gefunden werden. Aus diesem Grund werden heute Oberflächenvergütungen vorgenommen. Strömungstechnisch günstig verhalten sich voluminöse Wärmetauscher mit geringem Druckverlust. Dies hält den Antriebsenergieaufwand der Pumpe klein. Dies gilt auch für Umschaltventile, z. B. für die Warmwasserbereitung.

Der überwiegende Teil der heute angebotenen Brennwertkessel für Gas hat eine Bauform mit integriertem Wärmetauscher. Diese Geräte haben einen sehr kompakten und leichten Aufbau, der äußerlich einer konventionellen Therme ähnelt. Sie sind meist als wandhängende Geräte konzipiert und werden mit und ohne integrierter Warmwasserbereitung angeboten. Neben dem Brenner und dem Wärmetauscher enthalten die Geräte meist noch eine passende Heizungsregelung, die Heizungsumwälzpumpe, ein kleines Ausdehnungsgefäß, den Kondensatsiphon sowie eine zweite Pumpe oder ein Zweiwege-Umschaltventil für die Boilerladung (Warmwasserbereitung).

Brennwertkessel für Gas ohne Leistungsmodulation und mit geringem Wasserinhalt im Kesselkörper benötigen einen Mindestwasserfluss, um sicher die Wärme abführen zu können. Das wirkt sich nachteilig auf den erforderlichen Strombedarf für die Pumpe aus. Außerdem können Überströmventile notwendig sein, die unter bestimmten Bedingungen eine Rücklauftemperaturanhebung und damit eine Verschlechterung des Brennwertnutzens bewirken.

Mit der sogenannten Gas-Luft-Verbundregelung lassen sich Brenner mit Leistungsmodulation aufbauen, die einen weiten Leistungsbereich abdecken. Der Mindestwasserdurchfluss wird dann im allgemeinen deutlich verkleinert, kann aber nicht auf Null reduziert werden. Es sei denn, das Gerät wird regelungstechnisch total abgeschaltet, was bei gut gedämmten Häusern vernünftig und für das Gerät ungefährlich ist.