Gas-Brennwertkessel - wie funktioniert er?

Wie funktioniert ein Brennwertkessel? Wie funktioniert ein Gas-Brennwertkessel und was bedeutet überhaupt das Wort "kondensierend"?

Von Anfang an... im 20. Jahrhundert war die Gasheizung unter anderem aufgrund fehlender Infrastruktur noch nicht populär. Trotzdem gab es Technologien von Gasbrennern, die verwendet und verbessert wurden. Ihr Funktionsprinzip war offensichtlich: Die Wärmeenergie entstand durch die Verbrennung von Gas, das wie jedlicher Brennstoff eine bestimmte Heizleistung besitzt. Die so entstandene Wärmeenergie erhitzte über einen Wärmeaustauscher Wasser, das dann zu unseren Wärmeabnehmern gelangte - den Heizkörpern, seltener Fußbodenheizungen, die damals immer beliebter wurden. Schon damals wurden Gasheizungen als deutlich wartungsärmer oder wartungsfrei sowie sauberer und umweltfreundlicher im Vergleich zu herkömmlichen Brennstoffkesseln angesehen. Es handelte sich jedoch nicht um Brennwertkessel, und das Phänomen der "Kondensation" trat nicht auf.

Zu Beginn des 21. Jahrhunderts wurde die Technologie der Gasbrenner verbessert, indem das Kondensationsphänomen hinzugefügt wurde - wodurch sie deutlich effizienter und kostengünstiger in der Nutzung wurden (sie konnten weniger Brennstoff verbrauchen und dennoch eine höhere Effizienz erzielen). In einem traditionellen Gasbrenner entstand die Wärmeenergie durch die Verbrennung von Gas, wonach die Abgase des Gases in die Atmosphäre gelangten. Sie waren selbst Wärmeüberträger, da sie oft eine Temperatur von mehr als 100-110°C hatten. Die Entwicklung der Gas-Technologie hatte zum Ziel, zumindest teilweise die Wärmeenergie zurückzugewinnen, die auf diese Weise in die Atmosphäre entwich. Daher entstand die Kondensations-Technologie, bei der innerhalb eines einzigen Heizgeräts, eines kostengünstigen und platzsparenden Kessels für einen größeren Teil der Bevölkerung, neben der Verbrennung von Gas (und der Gewinnung von Heizenergie) eine Kondensation der Abgase durch Wasser erfolgt, wodurch das Wasser auch seine Temperatur erhöht. Auf diese Weise findet ein Wärmeaustausch zwischen Wasser und Gasen statt, wodurch die Abgase nicht mehr so hohe Temperaturen wie bei herkömmlichen Kesseln haben. Bei Brennwertkesseln liegen die Abgastemperaturen daher nur zwischen 35 und 50°C (was sie umweltfreundlicher macht, sicherlich zur Freude derjenigen, die behaupten, dass Menschen zum Klimawandel beitragen). Durch die Rückgewinnung von Temperatur aus den Abgasen verbraucht der Kessel weniger Gas, um die gleichen Ergebnisse zu erzielen. Dies spiegelt sich im Geldbeutel wider. Das ist die Kondensation.

Einige Zahlen zum Vergleich von kondensierenden und traditionellen Gasbrennwertkesseln

Traditionelle Kessel sollten unter den besten, lehrbuchmäßigen Bedingungen eine Effizienz erreichen, die am Ende des 20. Jahrhunderts umgangssprachlich auf 100% festgelegt wurde. In der Praxis lag ihre Effizienz jedoch selten in der Nähe dieser 100% und schwankte zwischen 80 und 90%. Mit der Zeit und der Nutzung des Geräts sank die Effizienz weiter, wodurch der Kraftstoffverbrauch stieg. Wie verhält sich im Vergleich dazu ein Kessel der neuen Generation, also ein Brennwertkessel? Er übertrifft oft diese 100% und erreicht oft sogar 110-111% Effizienz.
Im Vergleich zu einem alten Typ ist der Kraftstoffverbrauch in der Praxis um etwa 15-20% niedriger. Angesichts der Tatsache, dass alte Gasbrenner heute meist verschlissene Geräte sind, kann der Austausch gegen einen neuen Brennwertkessel den Gasverbrauch um fast ein Drittel senken.

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Vergleich der Kesselkosten

Natürlich bedeutet neuere Technologie immer höhere Kosten, und hier ist der Brennwertkessel leider etwa 40-60% teurer. Es wird zunehmend schwieriger, konventionelle, nicht kondensierende Gasbrenner (d.h. Brenner mit sogenanntem offenen Brennraum) zu finden, aber es ist möglich - ihre Preise beginnen bereits bei 2200-2300 PLN brutto. Angesichts der heutigen Gaspreise sollten wir uns jedoch fragen, ob dies tatsächlich eine Einsparung ist, wenn wir durch die Verwendung eines solchen Brenners jährlich 15-20% mehr Brennstoff verbrauchen. In einigen Ländern wurde aufgrund des uneffizienten Gas-/Brennstoffverbrauchs bereits die Installation veralteter Gasbrenner verboten - in Polen können sie jedoch angeboten werden, aber dies gilt nur für frühere Produktionen. Neue Modelle dürfen nicht mehr in den Handel gebracht werden, daher kann man sagen, dass diese Technologie als wenig effizient tatsächlich vom Staat blockiert wurde (der Impuls kam übrigens aus der Europäischen Union, die in dieser Angelegenheit eine spezielle Richtlinie herausgegeben hat).

Brennraum im Gasbrenner

Kessel mit der Möglichkeit der Kondensation haben im Gegensatz zu älteren Modellen einen sogenannten geschlossenen Brennraum. Dies bedeutet, dass sie keine Luft (die für den Verbrennungsprozess notwendig ist) aus dem Raum, in dem sie sich befinden, beziehen können - was viele als Vorteil betrachten. Ein Vorteil - weil aus der Sicht der Raumluft ein solcher Kessel neutral ist und keine Auswirkungen auf ihre Qualität oder Zusammensetzung hat. Dies erfordert jedoch die Zuführung von Luft von außerhalb des Gebäudes in den Brennraum, was in der Regel über Lüftungskanäle erfolgt. Dies bedeutet, dass an dem Ort, an dem wir den Kessel platzieren möchten, diese Möglichkeit berücksichtigt werden muss. Darüber hinaus muss der Kessel die Reste der Abgase durch Anschluss an den Schornstein abführen. Die Kondensationsrückstände werden direkt in die Kanalisation abgeleitet.

Muss in diesem Fall der Heizraum eines modernen Gasbrenners belüftet werden?

Definitiv, unabhängig von der Art des Gasbrenners. Dies ist eine Sicherheitsfrage. Brenner mit geschlossenem Brennraum werden zwar als sicherer eingestuft, aber als Sicherheitsmaßnahme sollte eine Belüftung installiert werden. Im Falle eines Lecks in der Installation oder eines anderen Ausfalls (wir müssen langfristig denken) schützt dies vor einer hohen Gasansammlung im Heizraum (was sogar zu Explosionen führen könnte).

Was ist, wenn ich einen alten Kohle- oder Koks-Heizkessel behalten und zusätzlich einen Gasbrenner installieren möchte? In einem offenen oder geschlossenen System?

Eine sehr häufige Entscheidung - wir möchten eine wartungsfreie Heizung, befürchten jedoch, dass sie uns in harten Wintern teuer zu stehen kommt. Gas ist ein politisch sensibles Brennstoff, wie die letzten Preissprünge gezeigt haben.
In einem solchen Fall wird das System in der Regel in zwei Teile geteilt, wobei ein sogenanntes offenes und geschlossenes System entsteht. Kurz gesagt ist ein offenes System der Teil unseres Heizsystems, der an einem Punkt Kontakt mit Luft hat, da sich an seinem höchsten Punkt ein offenes Ausdehnungsgefäß befindet. Dies ist ein Gefäß, das mit Wasser aus der Installation gefüllt ist, aber nicht vollständig, und im Falle eines Druckanstiegs steigt der Wasserstand darin (aber es ist so dimensioniert, dass das Wasser nur im Falle einer Überhitzung des Systems ausläuft, um einen gefährlichen Druckanstieg in der Installation auszugleichen, was im offenen Gefäß neutralisiert wird). Der verbleibende Teil des Systems - das geschlossene System - ist buchstäblich geschlossen und hat kein offenes Element. Anstelle eines offenen Ausdehnungsgefäßes hat es ein geschlossenes Druckausdehnungsgefäß und zum Schutz der Installation einen sogenannten Sicherheitsventil, das vor hohem Druck schützt.

Im Falle eines offenen Systems sollte der Kohle- oder Koks-Heizkessel beibehalten werden, da diese Wärmequellen aus vielen Gründen sicherer und besser mit einem offenen Ausdehnungsgefäß arbeiten. Ebenso wird häufig empfohlen, dass ein Kamin in einem offenen Teil der Installation arbeitet (wenn wir den Gasbrenner mit einem wasserführenden Kamin verbinden). Warum gerade in einem offenen System? Weil diese Wärmequellen weniger regelbar sind, weniger kontrollierbar sind. Es ist nicht möglich, sie plötzlich von der Arbeit zu trennen und schnell abzukühlen, wie es beispielsweise bei einem Gasbrenner möglich ist. Sie bleiben weiterhin warm, und in einem solchen Fall leitet das offene Gefäß im Falle einer Überhitzung des Systems und eines gefährlichen Druckanstiegs in der Installation überschüssiges Wasser in die Kanalisation ab und gleicht den Druck in der Installation aus, um Schäden zu vermeiden.

Gasbrenner hingegen - werden empfohlen, in geschlossenen Systemen zu arbeiten, ebenso wie z. B. elektrische Kessel.

Wie verbindet man beide Systeme? Wie verbindet man ein offenes System mit einem geschlossenen System innerhalb einer Zentralheizungsanlage?

Diese Systeme werden durch einen sogenannten Plattenwärmetauscher (PWT) verbunden. Dies ist ein Gerät, das Wärme von einem Gasbrenner in den anderen Bereich überträgt, ohne die Systeme zu vermischen. Darüber hinaus verkürzt es den Gaslauf, wodurch das System unter Druck ausgeglichen wird. Dies hat einen positiven Einfluss auf die Systemleistung. Die ordnungsgemäße Auswahl eines Wärmetauschers ist eine Voraussetzung für seine korrekte Funktion.

Müssen Gasbrenner immer in einem geschlossenen System arbeiten?

Nein. Dies ist lediglich ein Leitsatz, der sich aus der Praxis in unserem Land ergibt, der jedoch sehr vernünftige Gründe hat, die wir oben erwähnt haben. Das Hauptkriterium für die Entscheidung, ob ein bestimmter Kessel in einem geschlossenen oder offenen System arbeiten sollte, ist die Empfehlung des Herstellers. Wenn Sie konkrete Pläne zur Platzierung des Kessels in der Anlage haben, ist es sinnvoll, seine Spezifikationen vor dem Kauf zu überprüfen. Es gibt Gasbrenner, die für offene Systeme bestimmt sind, ebenso wie Kohlebrenner, die für geschlossene Systeme geeignet sind. Dies ist jedoch in der Praxis weniger verbreitet.

Ein weiterer Vorteil des geschlossenen Gasbrennersystems besteht darin, dass der Kontakt von Wasser in der Anlage mit Luft mit der Zeit zu Korrosion führt. Ein geschlossenes System mit einem Ausdehnungsgefäß ist für empfindliche Gasbrenner als sicherer anzusehen.

Bild 2 - Wärmetauscher mit Wärmedämmung zur Verbindung von geschlossenem und offenem System. Bild - Eigentum von Nordic Tec

Alte Installation und der Gas-Brennwertkessel

Es ist möglich, obwohl natürlich die Aussage "Gas nur in Neubauten" zutrifft, wobei darin etwas Wahrheit liegt. Gas ist nur in neuen oder modernisierten Systemen ein relativ wirtschaftliches Brennstoff. Am besten in gedämmten Häusern im Neubau, da sie weniger thermische Energie zum Heizen benötigen (und weniger Wärmeverluste haben). Darüber hinaus wird oft gesagt, dass Gasbrenner in Fußbodenheizungssystemen super wirtschaftlich sind (auch vollständig, ohne Radiatoren), da das Medium nur auf Temperaturen von etwa 30-35°C erhitzt wird, nicht auf 50-60°C wie bei Radiatoren. Darin liegt viel Wahrheit. Zum Punkt.

Eine alte Installation ist oft eine Quelle für verschiedene Arten von Verschmutzungen und Kesselstein. Dies ist nicht gut für die Lebensdauer unseres Kessels. In einer solchen Situation empfehlen wir, die Installation vom Gasbrenner zu trennen, indem ein kürzerer Kreislauf im geschlossenen System durch einen Plattenwärmetauscher mit der Installation verbunden wird. Dies schützt unseren Kessel und gleicht gleichzeitig den Druck im Kesselbetrieb aus (ähnlich einer hydraulischen Kupplung).

Hydraulische Kupplung - ist das notwendig, wenn alles in einem System arbeitet?

Nicht immer, oft ist es nicht erforderlich. Die meisten Kessel haben eine eingebaute Pumpe, die den Kreislauf erzeugt. Trotz der Anwesenheit von Umwälzpumpen in der Installation kann bei weitläufigen Systemen der Druck in den verschiedenen Teilen des Systems nicht gleich sein und stört die Arbeit des Brennwertkessels. Der vom Kessel erzeugte Wasserumlauf löst das Problem bei zu ausgedehnten Installationen nicht. In diesem Fall, wenn ein solches Problem auftritt, sollte der Betrieb des Systems durch die Trennung eines kurzen Kreislaufs für den Kessel ausgeglichen werden. Theoretisch kann dies wie oben beschrieben mit einem Wärmetauscher erfolgen, aber dann entstehen zwei nicht miteinander mischende separate Systeme. Wenn es keine spezifischen Anweisungen gibt, einen Plattenwärmetauscher zu installieren (z. B. die Absicht, den Kessel von der alten potenziell nicht sauberen Installation zu trennen oder das System aufgrund des Wunsches, den alten Kohle- oder Festbrennstoffkessel in der Heizungsanlage zu belassen, zu teilen), kann stattdessen eine hydraulische Kupplung verwendet werden, um das System zu teilen, es jedoch ermöglichen, dass sich das Wasser vermischen kann. Es entsteht ein kürzerer Quasi-Kreislauf für den Kessel, in dem sich der Betriebsdruck ausgleicht, was dazu führt, dass unser Kessel effizient und wirtschaftlich arbeitet.

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