Brennwerttechnik im Einsatz Optimierung von Heizanlagen mit Brennwerttechnik
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
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
Energieverbrauch ebu-kleemann 4
Heizungen im Wohnbereich ebu-kleemann 5
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
EnEV Verbesserter Wärmeschutz Effiziente Heizungstechnik Eine Kombination aus Wärmeschutz und Heizungstechnik ebu-kleemann 7
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
Klassifikation von Heizsystemen - Kessel Man kann im Prinzip von 4 Grundvarianten von Kesseln ausgehen. Konstanttemperaturkessel konstante Kesseltemperatur 80 und 90 C Niedertemperaturkessel gleitende Kesseltemperatur 40 80 C Brennwertkessel 30 80 C lastabhängige und rücklaufabhängige Brennwertnutzung Abgastemperatur 40 110 C Voll- Brennwertsystem- 50 bis 80 C last- und rücklaufunabhängige Dauerkondensation ebu-kleemann 9
Kostenvergleich von Heizungsanlagen ebu-kleemann 10
Kostenvergleich im Neubau ebu-kleemann 11
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
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
Wirkungsgrade ebu-kleemann 14
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
Brennstoffe für Brennwerttechnik Kessel Pellet Biogas Erdgas Erdöl ebu-kleemann 16
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
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
Im Kunststoff-Wärmetauscher und im Luftansaugsystem wird latente Wärme des Abgases zur Vorwärmung der Frischluft genommen ebu-kleemann 19
Frischluft wird auf 30 c erwärmt Frischluft wird weiter auf 60 C erwärmt. (abkühlendes Abgas und kondensierender Wasserdampf) ebu-kleemann 20
Voll-Brennwertkessel ebu-kleemann 21
Pellet - Brennwerttechnik Niedrige Emissionswerte Vollautomatischer Betrieb Automatische Reiningungseinrichtung Automatische Aschenkompremierung Automatische Zündung Geringer Stromverbrauch ebu-kleemann 22
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 (30...50 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: 500...600 C) und wird bisher ohne Zusatznutzen auf das Nutztemperaturniveau des Heizkreises (z.b. 90 C He izkreisvorlauf) abgewertet. ebu-kleemann 23
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
Brennwerttechnik und seine Kombinationen Brennwertkessel Fossile Brennstoffe Regenerative Energien Allg. Brennstoffe Pellet Holz Solar BHKW Sommerbetrieb ebu-kleemann 25
Brennwerttechnik mit solarer Unterstützung ebu-kleemann 26
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
Wie erreichen Sie mich? EBU - Kleemann Energie - Bau - Umwelt Technisches Immobilienmanagement INGENIEUR- & SACHVERSTÄNDIGENBÜRO Ulrich Kleemann - www. ebu-kleemann.de - Auguste-Viktoria-Allee 85 13403 Berlin Tel.: 030-925 38 60 Fax: 030-923 768 53 Außenstelle: Str. der Solidarität 24 16928 Blumenthal Tel.: 033984-71 863 Email: ebu-kleemann@t-online.de ebu-kleemann 28