Brennwerttechnik im Einsatz. Optimierung von Heizanlagen mit Brennwerttechnik

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1 Brennwerttechnik im Einsatz Optimierung von Heizanlagen mit Brennwerttechnik

2 Wer bin ich? Dipl. Ing. (FH) für Energetik Ulrich Kleemann Eigenes Ingenieur- & Sachverständigenbüro Energieberater der Verbraucherzentrale Berlin und Brandenburg Energieberater des Berliner Mietervereins Beratender Ingenieur der Ingenieurkammer Brandenburg Zulassung für KfW-Beratung (Förderprogramme Energieteil) Zulassung für Erstellung Gebäudepass (DENA) ebu-kleemann 2

3 Einleitung Die Brennwerttechnik ist ein Heizkonzept, welches den durch die Verbrennung entstehenden Wasserdampf aus dem Abgas im Kessel kondensiert und dem System als Nutzenergie zuführt. Die zusätzlich genutzte Energiemenge macht bei Ölanlagen bis zu 6 % und bei Gasanlagen bis zu 11 % des Heizwertes aus und entweicht nicht ungenutzt aus dem Schornstein. ebu-kleemann 3

4 Energieverbrauch ebu-kleemann 4

5 Heizungen im Wohnbereich ebu-kleemann 5

6 Jahres - Primärenergiebedarf Jahresheizwärmebedarf + Verluste der Anlagentechnik, des Energietransports und der Energieumwandlung in vorgelagerten Prozessen EnEV Forderung Der zulässige Jahresprimärenergieverbrauch für Heizung und Warmwasser wird begrenzt ebu-kleemann 6

7 EnEV Verbesserter Wärmeschutz Effiziente Heizungstechnik Eine Kombination aus Wärmeschutz und Heizungstechnik ebu-kleemann 7

8 Energie sparen = Kosten sparen Reduzieren Sie Ihren Energieverbrauch, in dem Sie Wärmeerzeuger, Speicher und Verteilungsleitungen wohnraumnah in der beheizten Gebäudehülle platzieren. Stellen Sie einen Kosten-Nutzen-Vergleich für Wärmeschutz und Heizungstechnik an ebu-kleemann 8

9 Klassifikation von Heizsystemen - Kessel Man kann im Prinzip von 4 Grundvarianten von Kesseln ausgehen. Konstanttemperaturkessel konstante Kesseltemperatur 80 und 90 C Niedertemperaturkessel gleitende Kesseltemperatur C Brennwertkessel C lastabhängige und rücklaufabhängige Brennwertnutzung Abgastemperatur C Voll- Brennwertsystem- 50 bis 80 C last- und rücklaufunabhängige Dauerkondensation ebu-kleemann 9

10 Kostenvergleich von Heizungsanlagen ebu-kleemann 10

11 Kostenvergleich im Neubau ebu-kleemann 11

12 Brennwerttechnik Brennwertsysteme sind in der Lage, die im Abgas enthaltende latente (versteckte) Wärme zu nutzen. Die Ausnutzung dieser Wärme erfolgt indem das Abgas so weit heruntergekühlt wird, dass der im Abgas vorhandene Wasserdampf kondensiert (verflüssigt) und dabei die latente Wärme freigesetzt wird. ebu-kleemann 12

13 Seit der Erfindung von Brennwerttechnik wird zwischen Heizwert und Brennwert unterschieden: Heizwert: Im Brennstoff enthaltende Energiemenge, welche unter Nichteinbeziehung der Kondensationswärme (latente Wärme) durch eine optimale Verbrennung bei einer Zuluft- und Abgastemperatur von 25 C freigesetzt wird. HU Abgasverluste - Abstrahlungsverluste Wirkungsgrad = HU Brennwert: Im Brennstoff enthaltende Energiemenge, welche durch optimale Verbrennung bei einer Zuluft- und Abgasmenge von 25 C unter Nutzung der gesamten Kondensationswärme freigesetzt wird. (1 + 0,06) HU Abgasverluste - Abstrahlungsverluste Wirkungsgrad = (1 + 0,06) HU ebu-kleemann 13

14 Wirkungsgrade ebu-kleemann 14

15 KonvBrennwerttechnik Prinzip: Nutzung der Kondensationswärme durch Abkühlung der Abgase auf unter 50 C in einem Stahlkessel durch das in den Kessel zurückfließende Wasser (Rücklauf). Kondensationswärme wird direkt ans Heizwasser übertragen. Problem: die Rücklauftemperatur des Wasser muss deutlich unterhalb des Taupunktes liegen. Folglich sind nur geringe Vorlauftemperaturen im Brennwertbereich möglich. (Brauchwassernutzung) ebu-kleemann 15

16 Brennstoffe für Brennwerttechnik Kessel Pellet Biogas Erdgas Erdöl ebu-kleemann 16

17 Voll-Brennwerttechnik Prinzip: Nutzung der Kondensationswärme durch Abkühlung der Abgase auf unter 50 C in einem Sekundär-Wärmetausc her aus Kunststoff. Beladung der Brenner-Zuluft, Wärme wird nicht über den Rücklauf aufgenommen. Vorteile: Durch die Trennung in zwei Wärmetauscher kann mit Heizkreistemperaturen bis 80/60 C gearbeitet werde n, ohne das der Brennwertbereich verlassen wird! Durch Luftvorwärmung ist der wirkungsgrad am größten, wenn die meiste Wärme benötigt wird. Konstant hoher Jahresnutzungsgrad (Voll-Kondensation das volle Jahr über) ebu-kleemann 17

18 Aufbau eines Voll-Brennwertkessels Das Abgas wird im Stahlwärmetauscher von 1200 C auf 70 C abgekühlt Im Gegenstrom wird Wasser von 60 C auf 80 C aufgewärmt ebu-kleemann 18

19 Im Kunststoff-Wärmetauscher und im Luftansaugsystem wird latente Wärme des Abgases zur Vorwärmung der Frischluft genommen ebu-kleemann 19

20 Frischluft wird auf 30 c erwärmt Frischluft wird weiter auf 60 C erwärmt. (abkühlendes Abgas und kondensierender Wasserdampf) ebu-kleemann 20

21 Voll-Brennwertkessel ebu-kleemann 21

22 Pellet - Brennwerttechnik Niedrige Emissionswerte Vollautomatischer Betrieb Automatische Reiningungseinrichtung Automatische Aschenkompremierung Automatische Zündung Geringer Stromverbrauch ebu-kleemann 22

23 Das Funktionsprinzip der HT- Brennwerttechnik Die Hochtemperatur(HT) Brennwerttechnik vereinigt zwei physikalischchemische Effekte: Durch die Anwendung einer Abgaswäsche mit einem hygroskopischen Waschmittel ist es möglich, das Rauchgas auch bei Temperaturen oberhalb des Wasserdampftaupunktes zu entfeuchten. Das geringe Nutztemperaturniveau der Kondensationswärme ( C) des dem Rauchgas entnommenen Wasserdampfes wird in einem Sorptionswärmepumpenprozess erhöht (Nutztemperaturniveau 100 C). Die hi erzu benötigte Hochtemperaturwärme (zur Beheizung des Desorbers) steht in den meisten Anwendungsfällen bereit (z.b. am Abgaswärmetauscher einer BHKW-Anlage Abgastemperatur: C) und wird bisher ohne Zusatznutzen auf das Nutztemperaturniveau des Heizkreises (z.b. 90 C He izkreisvorlauf) abgewertet. ebu-kleemann 23

24 Hochtemperatur(HT) Brennwerttechnik Wie im technologischen Schema erkennbar, ist ein HT-Brennwertmodul ähnlich aufgebaut wie eine Absorptionswärmepumpe. Der Unterschied besteht lediglich darin, dass hier ein Apparat der Verdampfer entfällt. Die Funktion des Verdampfers ist nicht erforderlich, da Wasser in Verbrennungs- und Brüdenabgasen schon dampfförmig enthalten ist. Hochtemperaturbrennwerttechnik nutzt somit einen offenen Wärmetransformationsprozeß ähnlich Einer Absorptionswärmepumpe! Hauptkomponenten eines HT- Brennwertmodules sind: Absorber (Rauchgaswäscher) Desorber (Austreiber) Waschlösungspumpe Kondensator Lösungskühler ebu-kleemann 24

25 Brennwerttechnik und seine Kombinationen Brennwertkessel Fossile Brennstoffe Regenerative Energien Allg. Brennstoffe Pellet Holz Solar BHKW Sommerbetrieb ebu-kleemann 25

26 Brennwerttechnik mit solarer Unterstützung ebu-kleemann 26

27 Erste Berliner Pelletheizung * Pellet als Grundheizung * Erdgasbrennwerttechnik als Lastheizung 375 Wohnungen = 15 Cent Modernisierungskosten 65 Cent Senkung der warmen Betriebskosten Baugenossenschaft Reinickes Hof in Reinickendorf ebu-kleemann 27

28 Wie erreichen Sie mich? EBU - Kleemann Energie - Bau - Umwelt Technisches Immobilienmanagement INGENIEUR- & SACHVERSTÄNDIGENBÜRO Ulrich Kleemann - www. ebu-kleemann.de - Auguste-Viktoria-Allee Berlin Tel.: Fax: Außenstelle: Str. der Solidarität Blumenthal Tel.: ebu-kleemann@t-online.de ebu-kleemann 28