Anschluss eines Gasheizkessels an ein offenes System über einen Plattenwärmetauscher

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Veröffentlicht am: 19.12.2024
 

✅ Anschluss eines Gasheizkessels im geschlossenen System an ein offenes System über einen Plattenwärmetauscher

Wie erfolgt der Anschluss eines Gas- oder Brennwertkessels, der bekanntermaßen im geschlossenen System arbeiten sollte, an eine offene Anlage über einen Plattenwärmetauscher? Wir besprechen alle technischen und praktischen Aspekte – einschließlich der Auswahl eines passenden Wärmetauschers für einen Brennwertkessel, worauf beim Anschluss zu achten ist, sowie grundlegende Informationen zur Verbindung eines offenen und eines geschlossenen Systems innerhalb einer Heizungsanlage.

▶️ Hinweis: In diesem Artikel verwenden wir die Begriffe „Gasheizkessel“ und „Gasofen“, obwohl technisch korrekt nur der erste Begriff ist. Im allgemeinen Sprachgebrauch wird jedoch häufig der falsche Begriff „Gasofen“ verwendet.

Gasheizkessel sind für geschlossene Systeme vorgesehen

Gasheizkessel, als moderne Geräte mit Temperatursensoren, sind im Vergleich zu alten Gusseisenkesseln oder sogar neueren Kohlekesseln recht empfindlich. Sie sind daher für den Betrieb in einem geschlossenen System ausgelegt, um ihre Sicherheit zu gewährleisten und sie von Verunreinigungen zu trennen, die in offenen Systemen auf natürliche Weise entstehen. Außerdem wird der Kessel durch diese Trennung auch vor dem Lufteintritt geschützt, der in offenen Systemen (offenes Ausdehnungsgefäß) stattfindet. Dadurch werden korrosive Eigenschaften reduziert und die Bildung von Kesselstein, dem Hauptfeind effizienter und leistungsstarker Heizsysteme, verlangsamt.

Die Garantie für Gasheizkessel ist in der Regel an den Betrieb in einem geschlossenen System gebunden

Nahezu jeder Hersteller von Gasheizkesseln gibt in seinen Garantiebedingungen an, dass der jeweilige Kessel in einem geschlossenen System betrieben werden muss. Das bedeutet, dass wir beim Einbau in ein offenes System praktisch die Garantie verlieren. Es lohnt sich also nicht, dies zu tun, zumal es Möglichkeiten gibt, dies zu vermeiden, selbst wenn wir ein offenes Heizungssystem im Haus haben. Damit ist nicht gemeint, die gesamte Anlage auf ein geschlossenes System umzurüsten (was oft mit hohen Kosten und einer Art "Revolution" im Haus verbunden ist), sondern vielmehr die Verbindung beider Systeme auf relativ kostengünstige Weise mithilfe eines Plattenwärmetauschers für den Gasheizkessel.

Nachfolgend finden Sie weitere Informationen zu diesem Thema.

Plattenwärmetauscher für den Anschluss eines Gasheizkessels an ein offenes System – einige Informationen

Ein Wärmetauscher ist ein Gerät, das entwickelt wurde, um Wärme von einem Medium auf ein anderes zu übertragen. Es gibt natürlich viele Arten von Wärmetauschern – ein Beispiel dafür ist die Heizschlange in einem Warmwasserspeicher, außerdem gibt es Rohrbündelwärmetauscher, JAD-Wärmetauscher usw. Für den Anschluss eines Gasheizkessels an ein offenes System wird ein Plattenwärmetauscher verwendet, da dieser sich für diese Anwendung am besten eignet. Er zeichnet sich durch seine kompakten Abmessungen aus und ist zudem kostengünstig.

Das Funktionsprinzip eines Plattenwärmetauschers besteht darin, dass auf der einen Seite das heiße Medium des geschlossenen Kreislaufs, in dem der Gasheizkessel arbeitet, durch ihn strömt, und auf der anderen Seite das kalte Medium des offenen Systems, in dem die Wärmeabnehmer – einfach ausgedrückt: die Heizkörper – betrieben werden. Diese Medien vermischen sich im Wärmetauscher natürlich nicht, aber die Wärme aus dem geschlossenen System wird an das offene System übertragen, das die Heizkörper erhitzt. Auf diese Weise ermöglicht der Plattenwärmetauscher den Anschluss eines Gasheizkessels an ein offenes System, während der Kessel selbst in einem geschlossenen System betrieben wird. Dies wird im weiteren Verlauf des Artikels anhand eines schematischen Diagramms zum Anschluss eines Gasheizkessels an ein offenes System mit einem Wärmetauscher verdeutlicht.

Plattenwärmetauscher für den Anschluss eines Gasheizkessels an ein offenes System

Plattenwärmetauscher – für den Anschluss eines Gasheizkessels an ein offenes System kann auch in umgekehrter Richtung arbeiten, d. h. Wärme aus einem offenen System (wenn darin eine Wärmequelle vorhanden ist, z. B. ein Kohlekessel) auf ein geschlossenes System übertragen, in dem unsere Heizkörper oder Fußbodenheizung betrieben werden. Auf dem Foto ist der Plattenwärmetauscher Ba-16-50 der Marke Nordic Tec in einer Version mit Wärmedämmung zu sehen – geeignet für klassische Gasheizkessel mit einer Leistung von bis zu 24 kW.

Wie wählt man einen Plattenwärmetauscher für den Anschluss eines Gasheizkessels an ein offenes System aus?

Dies ist ein entscheidender Punkt – damit alles korrekt funktioniert und der Gasheizkessel effizient arbeitet, muss der Wärmetauscher richtig ausgewählt werden. Leider zeigt die Praxis, dass viele Fachleute dies nicht korrekt durchführen können. Die Auswahl des Plattenwärmetauschers für einen Gasheizkessel sollte auf dem Verhältnis der Plattenfläche des Wärmetauschers zur Leistung des Kessels basieren, die in kW angegeben wird. Das bedeutet, dass ❌ die Auswahl des Plattenwärmetauschers nicht auf einem Vergleich der Leistung des Wärmetauschers und der Leistung des Kessels basieren sollte.

Die Firma Nordic Tec empfiehlt, dass bei Wärmetauschern dieser Marke pro 10 kW des Gasheizkessels eine Plattenfläche von 0,30 m² vorgesehen wird, beziehungsweise etwas weniger (0,25 m²) bei Heizsystemen, die sich in relativ gutem Zustand befinden. Dies ist jedoch seltener der Fall, da offene Heizsysteme in unserem Land oft ziemlich abgenutzt sind.

✅☑️ Der oben angegebene Richtwert von 0,30 m² Plattenfläche/10 kW des Gasheizkessels gilt für Plattenwärmetauscher der Marke Nordic Tec. Dieser Wert ist möglicherweise nicht kompatibel mit Wärmetauschern anderer Hersteller, da die Platten eine unterschiedliche Prägung, Dicke und Effizienz aufweisen können.

Beispielsweise sollte für einen Gasheizkessel mit einer Leistung von etwa 15 kW ein Wärmetauscher mit einer Plattenfläche von mindestens 0,45 m² gewählt werden.

✅ Wir haben dieses Thema ausführlicher in den folgenden Beiträgen behandelt:

Weitere Aspekte bei der Auswahl von Wärmetauschern für Gasheizkessel

Neben der Wärmeübertragungsfläche sollte unbedingt auf die Anschlussgröße des Wärmetauschers geachtet werden, damit er möglichst kompatibel mit dem Gasheizkessel und der Anlage ist. In der Regel sollte man sich nach der Anschlussgröße auf der Seite der Abnehmerinstallation richten, an die der Gasheizkessel angeschlossen wird – in Einfamilienhäusern mit offenen Systemen ist dies meist 1 Zoll oder 1 1/4 Zoll (wobei "meist" nicht "immer" bedeuten muss). Auf der Seite des Gasheizkessels wird in der Regel eine Reduzierung erforderlich sein, aber dies sind relativ einfache Anpassungen, die keine größeren Probleme bereiten.

Benötigt der Wärmetauscher für einen Gasheizkessel eine Wärmedämmung?

Es ist auch sinnvoll, über eine Wärmedämmung für den Wärmetauscher nachzudenken, wenn dieser für einen Gasheizkessel verwendet wird. Gasheizkessel sind Niedertemperatur-Wärmeerzeuger – selbst wenn die Temperatur des Kessels um nur 1–2 Grad gesenkt werden kann, führt dies zu einer spürbaren Einsparung beim Gasverbrauch (und damit bei den Heizkosten). Dafür ist jedoch ein effizientes Heizsystem erforderlich, das unnötige Wärmeverluste vermeidet. Ein nicht isolierter Plattenwärmetauscher, der beispielsweise im Keller oder Heizraum installiert ist, gibt Wärme wie ein kleiner Heizkörper unnötig ab. Diese Wärme entsteht durch die Verbrennung von Gas, für das Sie bezahlen. Die Kosten für eine Dämmung liegen bei 28–45 € und amortisieren sich unter den heutigen Bedingungen schnell.

Schema zum Anschluss eines Gasheizkessels an ein offenes System mit einem Plattenwärmetauscher

Das Schema, das die Platzierung des Gasheizkessels in dem von uns beschriebenen System zeigt, sollte die meisten Zweifel ausräumen. Wir weisen darauf hin, dass es sich um ein vereinfachtes Schema handelt – es ist lediglich ein konzeptionelles Diagramm zur Verbindung eines offenen und eines geschlossenen Systems innerhalb einer Heizungsanlage.

Schema zum Anschluss eines Gasheizkessels an ein offenes System mit einem Plattenwärmetauscher

Im zentralen Punkt des Schemas befindet sich der Plattenwärmetauscher, der beide Teile des Systems verbindet. Man könnte sagen, dass der Wärmetauscher die Grenze zwischen den beiden Systemen darstellt – alles, was sich links vom Wärmetauscher befindet, gehört zum geschlossenen System, in dem der Gasheizkessel arbeitet. Alles, was sich rechts befindet, gehört zum offenen System, in dem die Heizkörper integriert sind.

Im Folgenden eine Erklärung der einzelnen Elemente des Schemas:

  1. Gasheizkessel, der im geschlossenen System arbeitet
  2. Umwälzpumpen, in diesem Fall je eine pro Systemseite
  3. Plattenwärmetauscher, der den Wärmetransfer vom Gasheizkessel gewährleistet
  4. Heizungsanlage, d. h. Heizkörper

Das Schema der Installation mit einem Gasheizkessel und einem Plattenwärmetauscher ist stark vereinfacht und kann je nach Spezifikationen des Gebäudes und der Heizungsanlage angepasst werden. Beispielsweise muss der Gasheizkessel nicht die einzige Wärmequelle sein – in vielen Fällen möchte der Gebäudeeigentümer einen Kohlekessel (sogenannter "Schrottkessel") als Reserve behalten, der bekanntermaßen in einem offenen System betrieben werden sollte. In diesem Fall würde das System wie unten dargestellt aussehen.

Schema zum Anschluss eines Gasheizkessels und eines Kohlekessels mit einem Plattenwärmetauscher

Das Schema zum Anschluss eines Gas- und eines Kohlekessels mit der zentralen Rolle des Plattenwärmetauschers würde wie unten dargestellt aussehen. Grundsätzlich gilt, dass das konzeptionelle Schema in vielen Fällen ähnlich sein könnte. Anstelle des Gasheizkessels (1) könnte jede andere Wärmequelle verwendet werden, die in einem geschlossenen System arbeitet – beispielsweise eine Wärmepumpe oder ein Elektrokessel. Ebenso könnte anstelle des Kohlekessels (4) ein Kamin mit Wasserregister in einem offenen System eingesetzt werden.

Schema zum Anschluss eines Gasheizkessels und eines Kohlekessels mit einem Plattenwärmetauscher

Nachfolgend die Beschreibung der einzelnen Punkte des Schemas:

  1. Gasheizkessel im Drucksystem, also im geschlossenen System
  2. Umwälzpumpen zur Unterstützung des Wasserumlaufs
  3. Plattenwärmetauscher für die Wärmeübertragung vom Gasheizkessel
  4. Zusätzliche Wärmequelle im offenen System, in diesem Fall ein Kohlekessel
  5. Wärmeanlage / Heizkörper

Anschluss eines Gasheizkessels – Gibt es einen Wärmeverlust am Wärmetauscher?

Diese Frage taucht manchmal in Diskussionen im Internet auf, wo „Experten“ behaupten, dass der Einsatz eines Wärmetauschers einen Wärmeverlust von 5 oder sogar 10 °C bedeutet. Das heißt, wenn der Kessel mit 50 °C arbeitet, würde das Heizsystem beispielsweise nur 40 °C erhalten... Das ist natürlich Unsinn und technisch nicht begründet – es sei denn, der Wärmetauscher wurde zu klein dimensioniert und schafft die Wärmeübertragung nicht. Doch hier sprechen wir von einer fehlerhaften Gerätekonfiguration, was technisch gesehen eine problematische Situation darstellt. Ebenso wenig wird ein zu kleiner Gasheizkessel ein großes Gebäude beheizen können, was allerdings nicht am Kessel, sondern an der falschen Dimensionierung des Systems liegt.

Bei korrekter Dimensionierung des Wärmetauschers und ordnungsgemäßer Installation ist der Verlust minimal und beträgt im laufenden Betrieb weniger als 1 °C. Wenn wir diesen Mythos analysieren, wird schnell klar, dass ein Wärmetauscher, der aus irgendeinem Grund einen Verlust von 1/5 der Temperatur verursachen würde, auf dem Markt nicht bestehen könnte – niemand würde sich für ein solches System entscheiden. Tatsächlich wird diese Technologie seit Jahrzehnten erfolgreich eingesetzt und hat in den letzten 20 Jahren erheblich an Popularität gewonnen.

Ein vorübergehender Verlust am Plattenwärmetauscher könnte lediglich beim Start eines ausgekühlten Systems auftreten, etwa wenn die Heizung mitten im Winter mehrere Tage lang nicht betrieben wurde. In diesem Fall kehrt relativ kaltes Wasser aus dem Heizsystem zurück und benötigt anfangs mehr Wärme. Nach ein paar Stunden stabilisiert sich das System jedoch, und der Verlust verschwindet – das sind einfache physikalische Gesetze, die nichts Ungewöhnliches darstellen.

Aufmerksame Leser sollten auch einen weiteren logischen Fehler dieses Mythos erkennen. Wenn ein Wärmetauscher tatsächlich auf wundersame Weise 10 °C „abschneiden“ würde, was geschieht dann mit dieser erheblichen Energiemenge? Denn gemäß den Gesetzen der Physik verschwindet in der Natur nichts spurlos. Wie könnte ein Wärmetauscher mit einem Gewicht von 2–4 kg plötzlich so viel Energie „absorbieren“ wie die Hälfte eines ganzen Hauses? Es bedarf keiner weiteren Erklärung, dass dies eine unsinnige Behauptung ist – vergleichbar mit dem Mythos, dass in Häusern mit reiner Fußbodenheizung ohne Heizkörper immer kalt sei.

Montage des Wärmetauschers – worauf sollte man achten

Die Montage eines Wärmetauschers ist relativ einfach, aber einige Punkte müssen beachtet werden.

  • Der Plattenwärmetauscher sollte unbedingt vertikal aufgestellt werden. Wenn er horizontal betrieben wird, besteht die Gefahr der Luftansammlung, insbesondere wenn die Anschlüsse nach oben zeigen.
  • Der Plattenwärmetauscher ist in der Regel ein Gegenstromgerät und sollte entsprechend angeschlossen werden. Das bedeutet, dass die Flüssigkeit auf der einen Seite des Wärmetauschers von oben nach unten fließt, während die Flüssigkeit auf der anderen Seite in die entgegengesetzte Richtung fließt. Wenn das Gegenstromprinzip nicht beachtet wird (was Monteuren gelegentlich passiert), verliert der Wärmetauscher 30–40 % seiner Effizienz – genug, um das System unzureichend funktionieren zu lassen.
  • Der Wärmetauscher sollte so montiert werden, dass er leicht zugänglich ist und aus der Anlage entfernt werden kann. Es ist sinnvoll, vor und hinter dem Wärmetauscher auf beiden Seiten Absperrventile (Kugelhähne) zu installieren. So kann der Wärmetauscher, auch nach Jahren, abgesperrt und ausgebaut werden, beispielsweise zur Reinigung. Die Möglichkeit, ihn abzusperren, verhindert das Ablassen des Wassers aus der gesamten Anlage.

Es ist auch wichtig, dass der Wärmetauscher stabil montiert wird, um ihn vor Vibrationen zu schützen. Es kann sich lohnen, Montagesets für Wärmetauscher zu verwenden, wie sie von Nordic Tec angeboten werden:

Arbeitet ein Gasheizkessel mit einem Plattenwärmetauscher besser?

Das hängt von vielen Faktoren ab – in vielen Konfigurationen jedoch ja. Wenn wir sagen, dass ein Gasheizkessel dank eines Plattenwärmetauschers besser arbeiten kann, meinen wir, dass durch die Aufteilung in zwei Systeme ein recht kurzer Kreislauf für den Gasheizkessel entsteht. Dies eliminiert das Problem des Drucks im Kesselkreislauf, das auftritt, wenn dieser Kreislauf zu groß ist. Druckprobleme führen zu häufigem Abschalten des Gasheizkessels sowie zu kälterem Rücklaufwasser (ganz zu schweigen davon, dass einige Räume im Haus nicht ausreichend beheizt werden). Deshalb erfordern längere Kreisläufe von Gasheizkesseln manchmal zusätzlich den Einsatz einer hydraulischen Weiche für die Heizungsanlage.

Wird ein Wärmetauscher verwendet, übernimmt dieser die Funktion der hydraulischen Weiche. Das bedeutet, dass der Gasheizkessel automatisch einen kurzen, druckstabilisierten Pumpenkreislauf ohne kalten Rücklauf erhält. In der Praxis ermöglicht dies dem Kessel, im wirtschaftlichsten Modus zu arbeiten, bei dem das Medium nur um wenige Grad Celsius erwärmt wird – dafür jedoch in einem stabilen und kontinuierlichen Betrieb. Dies führt oft zu spürbar geringerem Gasverbrauch und somit zu niedrigeren Rechnungen. Es ist daher eine Überlegung wert, wenn ein umfassender Umbau der Anlage und eine Umstellung auf ein geschlossenes System derzeit nicht möglich sind.

 
Veröffentlicht in: Wärmetauscher und damit verbundene Angelegenheiten, Heizkessel und alles, was damit zusammenhängt

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