Abgaskondensator, Rücklaufanhebung und Puffereffizienz

Abgaskondensatoren setzten den Ökotrend zur Brennwerttechnik fort

Die Idee, dem Verbrennungsabgas durch Kondensation des darin enthaltenen Wasserdampfes zusätzliche Wärme zu entziehen, hat sich unter dem Begriff Brennwerttechnik bei Erdgas- und Heizöl-Kesseln mittlerweile weitestgehend durchgesetzt. Insofern ist davon auszugehen, dass sich der Trend zur Brennwerttechnik auch bei Holzkesseln und BHKW fortsetzen wird, zumal für jede dieser Techniken weitere Vorteile zu verbuchen sind:

  • Bei Holzkesseln führt der Einsatz von Abgaskondensatoren zu einer deutlichen Reduzierung der Feinstaubemmissionen um bis zu 50%. (Quelle: ÖkoFEN)
  • Bei BHKW steigert auch der verstromte Teil des Abgases die Brennwertbilanz, so dass der prozentuale Zuwachs der Heizleistung höher ausfällt als bei Kesseln.
  • Der Einsatz von Abgaskondensatoren ist eine Voraussetzung für die gemeinsame Nutzung von Luft-Abgas-Systemen (LAS) mit anderen Wärmeerzeugern.

Folgende Tabelle zeigt die verschiedenen Brennstoffe und Wärmeerzeuger-Wirkungsgrade:

Erdgas
NT-
Kessel
Erdgas
BW-
Kessel
Erdgas
BW-
BHKW
Heizöl
NT-
Kessel
Heizöl
BW-
Kessel
Heizöl
BW-
BHKW
Holz
NT-
Kessel
Holz
BW-
Kessel
Holz
BW-
BHKW
eta el 30% 45% 10%
Ho / Hu 111% 111% 114% 106% 106% 109% 108% 108% 109%
Abgas-Verluste 18% 4% 4% 13% 4% 4% 12% 5% 5%
eta / Hu 93% 107% 110% 93% 102% 105% 96% 103% 104%

Quellen: iwo.de, vollbrennwerttechnik.de, ÖkoFEN

 

So überrascht auf den ersten Blick das Heizöl-BHKW mit einem Wirkungsgrad von knapp unterhalb dem eines Erdgas-Brennwertkessels und die Tatsache, dass ein Holz-Brennwertkessel einen Heizöl-Brennwertkessel mit einem Prozentpunkt beim Wirkungsgrad schlägt.

wirkungsgrade_waermeerzeuger

Vieles spricht also aus unserer Sicht für den weiteren Zuwachs dieser Technik. Seien Sie also von Anfang an dabei und sammeln Sie Erfahrungen, wo andere noch die Augen verschließen!

Brennwertnutzung heißt immer noch Taupunkt-Unterschreitung

Die Kunst der Brennwertnutzung heißt aber immer noch Taupunkt-Unterschreitung, denn nur dann kondensiert der im Abgas enthaltene Wasserdampf und an dieser physikalischen Tatsache führt kein Weg vorbei. Dies bedeutet zum einen, dass Ihre Wärmeverteilung mit den niedrigst-möglichen Rücklauftemperaturen betrieben werden muss. Zum anderen bedeutet es aber auch, dass Sie aus Gründen der Puffereffizienz beim Beladen sehr behutsam mit dem begrenzten Vorrat an Kaltwasser umgehen müssen, denn dessen Erschöpfung beendet die Beladung des Puffers. Der Kaltwasservorrat eines Puffers ist beim Beladen so kostbar wie sein Heißwasservorrat beim Entladen!

Brennwertnutzung contra Puffereffizienz

Regenerative Wärmeerzeuger, wie Holzkessel oder BHKW, benötigen meist eine geregelte Mindest-Rücklauftemperatur. Diese liegt häufig bei etwa 60°C und wird durch Beimischung von Vorlaufwasser in den kalten Rücklauf aus dem unteren Pufferanschluss erzeugt.

Durch die Ein-Zonen-Beladung gelangt viel Kessel-Vorlaufwasser in den Kessel-Rücklauf und nur wenig in den Puffer.

Durch die Ein-Zonen-Beladung gelangt viel Kessel-Vorlaufwasser in den Kessel-Rücklauf und nur wenig in den Puffer.

Diese sog. Rücklaufanhebung (RLA) kann mit einem rendeMIX 2×3 zur besonders effizienten Zwei-Zonen-Beladung eines Pufferspeichers genutzt werden. Bei der Zwei-Zonen-Beladung wird zunächst der obere Teil des Puffers möglichst schnell erwärmt, indem dem mittleren Anschluss des Puffers warmes Wasser entnommen wird.

Durch die Zwei-Zonen-Beladung des rendeMIX 2x3 gelangt weniger Kessel-Vorlaufwasser in den Kessel-Rücklauf und mehr in den Puffer.

Durch die Zwei-Zonen-Beladung des rendeMIX 2×3 gelangt weniger Kessel-Vorlaufwasser in den Kessel-Rücklauf und mehr in den Puffer.

Zwar steigt mit zunehmender Beladung des Puffers auch die Temperatur am unteren Pufferanschluss und damit der Anteil des Kessel-Vorlaufwassers, das in den Puffer gelangt, aber der Anstieg der Temperatur am unteren Pufferanschluss deutet meist auf das bald bevorstehende Ende der Wärme-Aufnahmefähigkeit des Puffers hin, denn die Beladung muss beendet werden, wenn die Temperatur am unteren Pufferanschluss die geforderte Rücklauftemperatur zum Kessel überschreitet.

Erst kurz vor dem Ende der Ein-Zonen-Beladung führen steigende Temperaturen am unteren Pufferanschluss zu einer höheren Beladungsgeschwindigkeit.

Erst kurz vor dem Ende der Ein-Zonen-Beladung führen steigende Temperaturen am unteren Pufferanschluss zu einer höheren Beladungsgeschwindigkeit.

Sobald die Pufferwassertemperatur am mittleren Anschluss oberhalb der geforderten Rücklauf-Temperatur liegt, greift die Zwei-Zonen-Beladung des rendeMIX 2×3 auf das kalte Wasser am unteren Anschluss zu.

Die Zwei-Zonen-Beladung des rendeMIX 2x3 sorgt durch ihren sparsameren Umgang mit der kanppen Ressource "Kaltwasser" für eine deutlich komfortablere und effizientere Beladung des Puffers.

Die Zwei-Zonen-Beladung des rendeMIX 2×3 sorgt durch ihren sparsameren Umgang mit der knappen Ressource „Kaltwasser“ für eine deutlich komfortablere und effizientere Beladung des Puffers.

Bei gleicher Leistungszufuhr wird der Puffer also oben schneller heiß und bleibt dafür unten länger kalt. Somit ist mehr Komfort (schneller heißes Wasser) kein Widerspruch zu mehr Effizienz (länger kaltes Wasser).

Vergleiche zwischen beiden Systemen haben ergeben, dass sich die Zeit zwischen dem Anheizen eines Holzkessels und der Verfügbarkeit von Warmwasser halbieren kann bei gleichzeitig verdoppelter Wärmeaufnahmefähigkeit des Puffers!

Wie funktioniert der rendeMIX 3×3 Condenser und wozu benötigt er das VTB- Ventil?

Die Zwei-Zonen-Beladung des rendeMIX 2×3  mit integrierter Rücklauf-Anhebung (RLA) belädt den Pufferspeicher deswegen so effizient, weil sie das warme Wasser aus der Mitte vor dem kalten aus dem unteren Teil des Puffers erhitzt. Soll jedoch zusätzlich ein Abgas-Brennwert-Wärmetauscher (Condenser) am Holzkessel oder BHKW betrieben werden, so muss dieser natürlich mit dem kältesten Wasser aus dem untersten Pufferanschluss versorgt werden, um den größten Nutzen zu erzielen – sprich: den Taupunkt maximal zu unterschreiten.

prinzipschaltbild-condenser-bkw

Der thermostatische Vorlauf-Temperatur-Begrenzer (VTB-Ventil) mit einstellbarer Mindest-Temperatur übernimmt dabei die Aufgabe dem Puffer nicht mehr kaltes Wasser zu entnehmen, als zur Erzielung des vollen Brennwerteffektes benötigt wird. Er optimiert also die Systemeffizienz, indem er dem Puffer zwar so viel wie nötig, aber nur so wenig wie möglich an Kaltwasser entnimmt. Dazu überwacht er die Temperatur des aus dem Condenser austretenden Heizungswassers und steuert die Wassermenge entsprechend: Fließt zuviel Kaltwasser durch den Condenser, so tritt das Heizungswasser weit unter der Taupunkt-Temperatur des Abgases (Erdgas ~56°C, Holz: ~49°C, Heizöl ~47°C) aus dem Condenser aus – die Wassermenge wird gedrosselt; fließt jedoch zu wenig Kaltwasser durch den Condenser, so tritt es weit über der Taupunkt-Temperatur aus – die Wassermenge wird erhöht. Eine zu kleine Wassermenge schmälert den Brennwertertrag, da das Abgas nicht auf der gesamten Oberfläche des Condensers kondensiert. Eine zu große Wassermenge hingegen geht nicht sparsam genug mit der knappen Ressource „Kaltwasser“ um, weil der Condenser kaum mehr Brennwertertrag bringt.

Um die durch den Abgas-Brennwert-Wärmetauscher fließende Wassermenge auf die beschriebene Weise ändern zu können, benötigt der rendeMIX 3×3 Condenser aber keine zusätzliche Pumpe: der notwendige Differenzdruck wird einfach durch ein Überströmventil im Ausgang der Baugruppe zum Rücklauf des Holzkessels oder BHKW erzeugt. Somit benötigt der gesamte Kesselkreis wie bisher nur eine Umwälzpumpe. Diese kann wahlweise an den rendeMIX 3×3 Condenser angeflanscht werden oder im Wärmeerzeuger integriert sein. Einzige Voraussetzung für seinen Einsatz ist, dass die Leitung zwischen dem Vorlauf des Condensers und dem Rücklauf des Wärmeerzeugers über einen zusätzlichen Anschluss mit dem rendeMIX 3×3 Condenser verbunden wird (rote Leitung mit T-Stück zum Anschluß 5 des rendeMIX 3×3 Condenser).

Der Stellmotor des rendeMIX 3×3 Condenser wird dabei über das Dreipunkt-Signal 230V~ eines externen Reglers angesteuert, der die Rücklauftemperatur zum Wärmeerzeuger konstant hält. Alternativ verfügt der rendeMIX 3×3 Condenser FWR über einen integrierten Festwertregler mit einstellbarer Solltemperatur und Netzanschluss 230V~.

Nur mit dem rendeMIX 3×3 Condenser holen Sie das Beste aus Ihrem Abgas-Kondensator und Ihrem Pufferspeicher heraus. Da die Schichtung einen ganz wesentlichen Einfluss auf die Effizienz des Puffers hat und diese schlechterdings nicht bei der Beladung alleine erzeugt bzw. stabilisiert bzw. vor Zerstörung bewahrt werden kann, liegt es auf der Hand, dass das beste Ergebnis durch den gleichzeitigen Einsatz der rendeMIX  Be- und Entladung erzielt wird, wie wir Ihnen bereits in unserer rendePOST 4 unter „Warum braucht man eigentlich beides: Zwei-Zonen-Beladung und Zwei-Zonen-Entladung?“ mitgeteilt hatten.

Weitere interessante Artikel:

 

< zurück zum Blog