Öl- und Gasheizkessel

Aufbau

 

Heizkessel sind Wärmeerzeuger eine Heizung. Sie bestehen mindestens aus einem Brenner und einem Wärmetauscher. Durch die Verbrennung wird Luft erhitzt, die sich dann durch sogenannte Rauchzüge über die Oberfläche eines Wärmetauscher bewegt. Auf der kalten Seite des Wärmetauscher flieft das Heizwasser, das Wärme aufnimmt.

 

/// Bild 1: Prinzip eines Heizkessels ///

 

Ein Heizkessel kann mit allen möglichen Brennstoffen betrieben werden, gängig sind aber vor allem Öl und Gas.

 

Es gibt zahlreiche Einteilungen von Kessel in Druck-, Leistungsniveau, Flamm- und Heizgasführung etc. Wir beschränken uns hier auf die Betriebstemperatur, da in dem Bereich in den letzten Jahrzehnten die entscheidenden Fortschritte gemacht worden sind.

 

Je niedriger die Betriebstemperaturen, desto höher der Kesselwirkungsgrad. Es werden sowohl die Abgasverluste als auch die Abwärmeverluste reduziert. Außerdem kann Brennwerttechnik erst wirksam zu Einsatz kommen, wenn sich die Betriebstemperaturen den Taupunkttemperaturen des im Brennstoff vorhandenen Wassers nähern:

 

- Taupunkttemperatur Heizöl: 47 °C

- Taupunkttemperatur Erdgas: 56 °C

 

Für Gaskessel ist es also bereits bei höheren Temperaturen möglich, dass Brennwerttechnik zum Einsatz kommt.

 

 

Einteilung

Kesselart Anforderung
Standardkessel

Bei Standardkesseln kann die durchschnittliche Vorlauftemperatur eingeschränkt sein, sie wird aber nicht weiter spezifiziert. I.d.R. über 70 °C

Damit deckt der Standardkessel erstmal alle Kessel ab, die nicht zu den folgenden zwei Bauarten gehören.

Niedertemperatur - Kessel Die Eingangstemperatur des Kesselwassers kann bei 35 - 40 °C liegen im Dauerbetrieb liegen
Brennwerttechnik Der Kessel muss so konstruiert sein, dass dauerhaft ein Großteil des Wassers aus dem Rauchgas kondensiert werden kann und so ein Großteil der Wärme des Wasserdampfes genutzt werden kann. Dazu muss die Abgastemperatur entsprechend reduziert werden.

Effizienz

 

In der folgenden Tabelle sind Anhaltswerte für den Jahres - Nutzungsgrad gegeben. Die Werte beziehen sich auf eine Untersuchung der FH Braunschweit für die Öl- und Gaskessel [1] sowie für den mit Holzpellets befeuerten Heizkessel entsprechend [2].

Kesselart Jahres - Nutzungsgrad
Standardkessel 0,6...0,7
Niedertemperaturkessel 0,68...0,8
Brennwerttechnik 0,85...1,05
Holzpelletkessel 0,80...0,83

Es gibt einen Zusammenhang zwischen thermischen Verlusten, also den Verlusten durch das heiße Abgas sowie den Abstrahlverlusten der Anlage, und den Betriebsverlusten, also den Verlusten, die durch Teillastbetrieb oder Anfahrvorgängen entstehen.

 

/// Bild 1: Nutzungsgrad über Auslastung schematisch (Diagramm Dehli, M.: Energieeinsparung in Industrie und Gewerbe. Reihe Kontakt und Studium,

Band 535. Expert-Verlag, Renningen 1998.

///

 

Es gilt, dass mit abnehmender Betriebstemperatur die thermischen Verluste abnehmen.

Die Betriebsverluste sind in dem folgenden Bild schematisch dargestellt. NT- und Brennwertkessel haben über einen weiten Bereich der Kesselauslastung konstante Nutzungsgrade. Erst unter ca. 10% der Kesselauslastung sinkt ihr Norm - Nutzungsgrad deutlich ab.

 

 

Betriebskosten

 

In der folgenden Tabelle sind Anhaltswerte für die Heizkosten pro kWh Nutzwärme für die oben angenommenen Jahresnutzungszahlen und einen Öl- oder Gaspreis von jeweils 6,5 ct / kWh und einen Holzpelletspreis von 5,5 ct / kWh (Stand 2016) angegeben. Dabei sind nur Nutzenergie - Verbrauchskosten berücksichtigt, nicht jedoch Wartungs- oder Kapitalbindungskosten.

Heizkessel Heizkosten
  [ct / kWh]
Standardkessel 9,3...10,8
Niedertemperaturkessel 8,1...9,6
Brennwerttechnik 6,2...7,6
Holzpelletkessel 6,6...6,9

 

Ökologische Bewertung

 

Der Primärenergiefaktor für Öl und Gas ist fp = 1,1. Auf das, was das Gebäude an Brennstoff verbraucht muss also 10 % draufgeschlagen werden, um die Emissionen einzuordnen.

In der folgenden Tabelle sind Anhaltswerte für Emissionswerte von Öl und Gas angeführt. Die Daten für die Stickoxidemissionen basieren auf Erhebungen des Umweltbundesamtes [1]

Brennstoff CO2 Emmission NOx Emission
  [g/kWh] [g/kWh]
Öl 290...320 0,144
Gas 250...260 0,047
Holzpellets 25...60 0,280...0,350
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© Christoph Mevenkamp