Brennwert

Effizienzwunder Brennwertheizung

Niedertemperaturkessel kommen in die Jahre. Viel zu viele alte Heizkessel werden nicht erneuert, weil sie schlicht funktionieren und die vorgeschriebenen Abgasverluste einhalten. Dabei könnten Hausbesitzer mit Brennwertheizungen oft leicht rund ein Drittel Energie einsparen.
Von Aribert Peters und Louis-F. Stahl

(15. März 2018) Der Abgasverlust alter atmosphärischer Heizungen ist auf den ersten Blick oft erfreulich niedrig. Scheinbar phänomenale Werte von nur 5 bis 10 Prozent Abgasverlust sind keine Seltenheit und wiegen Hausbesitzer in dem falschen Glauben, eine gute und effiziente Heizung zu besitzen. Denn wer denkt, mehr als diese 5 bis 10 Prozent Abgasverlust ließen sich durch einen neuen Brennwertkessel nicht einsparen, der liegt vollkommen falsch. Darauf weist ein Fachartikel von Steffen Riedel in der Zeitschrift Schornsteinfeger hin (Heft 12/2017).

Richtig ist, dass sich die Gesamteffizienz oft um dramatische 30 Prozent erhöhen lässt, wenn ein Niedertemperaturkessel durch eine Brennwertheizung ersetzt wird. Denn neben dem trügerischen Wert des Abgasverlustes kann ein Brennwertkessel über die Abgaskondensation dem Brennstoff zusätzliche Energie entziehen, hat deutlich niedrigere Bereitstellungsverluste und kann seine Brennerleistung dynamisch anpassen. Es sind also mehrere Faktoren, die den Effizienzgewinn einer Brennwertheizung ausmachen.

Geringere Abgasverluste

Der maximal zulässige Abgasverlust für mittelgroße alte Gas- und Heizölheizungen beträgt 10 Prozent. Doch bereits „niedrige“ 6 Prozent Abgasverlust bedeuten bei einem Ölkessel satte 180 °C Abgastemperatur (bei einer Lufttemperatur von 15 °C und einem Sauerstoffgehalt von 4 Prozent). Dass hierbei eine erhebliche Menge Heizenergie ungenutzt in die Umwelt entlassen wird, liegt auf der Hand. Bei einer Brennwertheizung liegen die Abgasverluste hingegen typischerweise unter 1 bis 2 Prozent. Die Temperatur des Abgases folgt direkt der Heizungswassertemperatur: Je niedriger die Heizwassertemperatur eingestellt wird, desto kühler wird das Abgas. Mit einer Fußbodenheizung sind daher Brennwert-Abgastemperaturen von nur noch 40 °C statt vorher 130 bis 180 °C keine Seltenheit.

Geringere Stillstandsverluste

Wenn der Kessel nicht heizt, dann kühlt er aus: Er gibt Wärme an die Raumluft ab und heizt damit unnötig die Kellerräume. Hat der Kessel zudem keine automatische Abgasklappe oder einen Gebläsebrenner, zieht die warme Luft aufgrund des Kamineffektes wie Abgas direkt durch den Schornstein nach draußen und kalte Außenluft strömt nach.

Allein dieser Wärmeverlust und das dadurch notwendige Nachheizen führen zu rund 10 bis 20 Prozent Stillstandsverlusten. Bei einer Brennwertheizung erfolgt die Luftzufuhr hingegen stets kontrolliert und dosiert durch einen Ventilator. Der Verlust warmer Luft durch den Schornstein, wenn die Heizung gerade nicht heizt, wird verhindert.

Brennwertkessel haben auch keinen Stop-Go-Betrieb mit entsprechenden Abgasverlusten, weil die Brennluftzufuhr die Leistung moduliert. Mit einem sogenannten „raumluftunabhängigen Betrieb“ können moderne Brennwertheizungen zudem die benötigte Zuluft für die Verbrennung über das Abgasrohr (LAS) oder ein separates Zuluftrohr ansaugen, so dass die Raumluft im Heizungsraum nicht durch die Zuluft auskühlt. Dabei handelt es sich um eine Brennwertheizungs-Sonderausstattung, welche die Effizienz nochmal deutlich steigert und sich schon nach kurzer Zeit lohnt!

Abgaskondensation

Schließlich nutzt die Abgaskondensation, der sogenannte „Brennwerteffekt“, eines Brennwertkessels die Energie des Erdgases, Flüssiggases oder Heizöls besser aus. Das macht einen weiteren Effizienzgewinn von theoretisch bis zu 11 Prozent bei Erdgas aus. Die Menge des kondensierten Wassers, bis zu 1,5 Liter je Kubikmeter Gas, erlaubt eine einfache Abschätzung, ob die Abgase wirklich kondensieren. Zwei Drittel aller untersuchten Anlagen arbeiten jedoch nicht optimal. Denn die Brennwertnutzung setzt niedrige Rücklauftemperaturen voraus! Hier lohnt sich eine Absenkung der Heizungswassertemperatur auf das wirklich notwendige Maß. So wird beispielsweise bei einer Rücklauftemperatur aus den Heizkörpern beziehungsweise der Fußbodenheizung von 20 °C eine Kondensation von 80 Prozent des theoretischen Maximalwertes erreicht. Bei 50 °C Rücklauftemperatur sinkt der Kondensationsgrad bereits auf nur noch 5 Prozent. Aus diesem Grund sind ein hydraulischer Abgleich und die niedrige Einstellung der Heizungswasservorlauftemperatur wichtige Effizienzfaktoren beim Betrieb einer Brennwertheizung. Beim Brennwertcheck der Verbraucherzentrale kann man das für 30 Euro prüfen lassen.

Schornsteinanpassung

Bei Altbauten muss beim erstmaligen Einbau einer Brennwertheizung allerdings auch der Schornstein angepasst beziehungsweise erneuert werden. Denn durch die niedrigeren Abgastemperaturen fehlt der thermische Auftrieb und es entsteht saures Kondensat im Schornstein. Die Modernisierung des Schornsteins ist aber oft sehr einfach: Es werden von oben druckdichte Kunststoffrohre in den bisherigen Kaminzug herabgelassen und im Keller mit der Heizung verbunden.

Zudem muss die Heizung an das Abwassersystem angeschlossen werden, um das Kondensatwasser abzuführen. Hat man keinen Ablauf im Heizraum, kann das Wasser mit einer kleinen Kondensat-Hebepumpe für rund 100 Euro zum nächsten Abfluss gepumpt werden.

Überalterung der Heizungen

Zwei Drittel aller 21 Millionen Heizungen in Deutschland sind älter als 20 Jahre. Nur drei Prozent aller Gasheizungen werden jährlich erneuert. Bei Ölheizungen sogar nur ein Prozent. Die Heizung muss also im Schnitt 33 Jahre halten. Sie wird in der Regel erst dann erneuert, wenn sie kaputt und nicht mehr zu reparieren ist. Das ist angesichts der knappen Finanzdecke der meisten Haushalte nicht wirklich verwunderlich. Allerdings sind dadurch die Heizungen überaltert, unnötig ineffizient und verursachen hohe Brennstoffkosten. Sie entsprechen damit nicht mehr dem Stand der Technik.

Kostenproblem

Die Ersetzung alter Heizungen mit modernen Brennwertheizungen macht sich aus den oben genannten Gründen und dadurch einer im Ergebnis deutlich höheren Effizienz schnell bezahlt. Steht eine Heizungserneuerung an, dann ist auf jeden Fall eine Brennwertheizung angesagt! Immerhin: Hat man aktuell Brennstoffkosten von etwa 1.200 Euro und nimmt man eine Einsparung von 30 Prozent sowie Heizungsmodernisierungskosten von 9.000 Euro an, dauert es 25 Jahre, bis sich die neue Heizung „bezahlt“ macht. Aber: Bei steigenden Brennstoffkosten verkürzt sich die Amortisationszeit deutlich und man tut in jedem Fall etwas Gutes für die Umwelt.

Staatliche Förderung

Auch Fördergelder können eine ganz entscheidende Rolle spielen. Diese müssen frühzeitig und in jedem Fall vor der Bestellung einer neuen Heizung beantragt werden. Oft ist auch eine zinsgünstige Finanzierung mit öffentlichen Krediten möglich. Für die Kombination einer Brennwertheizung mit einem hydraulischen Abgleich oder einer Solarthermieanlage winken besonders hohe Förderungen! Allerdings ändern sich die Förderbedingungen leider von Jahr zu Jahr und sind zudem vom Gebäude und dem Antragsteller abhängig. Folgende Programme und deren Kombinierbarkeit sollten Sie prüfen: KfW 151, 152, 167, 430 sowie 431 und die BAFA-Förderungen.

Rechtzeitig planen!

Durch geschickte Kombinationen können im Einzelfall schnell 3.000 Euro Fördergeld zusammenkommen. Fachleute empfehlen, frühzeitig zu planen und nicht bis zum Exitus der Heizanlage zu warten, denn wenn es kalt ist, Not besteht und es schnell gehen muss, sind die Anlagenpreise immer besonders hoch. Zudem braucht die Beantragung von Fördermitteln immer viel Zeit und die meisten Förderungen werden ohnehin nicht gewährt, wenn es sich um „Reparaturen“ handelt.

• KfW Finanzierungsmöglichkeiten für Heizungsanlagen: bdev.de/kfwheizung
• BAFA Heizungsoptimierung: bdev.de/bafaoptimierung
• BAFA Solarthermie: bdev.de/bafasolar

Brennwert plus: Auch für Altbauten

Auch mäßig gedämmte Altbauten brauchen auf Brennwerttechnik nicht zu verzichten. Durch die sogenannte Voll-Brennwerttechnik lässt sich zehn Prozent mehr Nutzen aus dem Brennstoff herausholen.
Von Aribert Peters

(23. September 2013) Die Brennwerttechnik hat mittlerweile die deutschen Heizungskeller erobert. Ein Viertel aller Gas- und sieben Prozent aller Ölheizungen sind Brennwertheizungen. Und nahezu jede dritte neue Ölheizung nutzt den Brennwert. Das hat seinen Grund. Denn Brennwertheizungen nutzen den Brennstoff besser aus und sparen damit Energie. Damit hat sich in den vergangenen Jahren ein deutlicher Wandel vollzogen.

Eine Vollbrennwertheizung

Brennwerttechnik: Grundlagen

Bei der Verbrennung von Öl und Gas entsteht Wasserdampf im Abgas. Wenn dieser Wasserdampf im Abgas kondensiert, also flüssig wird, dann wird genausoviel Energie frei, wie für das Verdunsten des Wassers benötigt wurde. Das sind immerhin etwa elf Prozent der im Erdgas enthaltenen Energie, bei Heizöl acht Prozent. Damit dieser Wasserdampf an einem Wärmetauscher kondensiert, muss dieser Wärmetauscher kalt genug sein, ähnlich wie sich nur an einer kalten Fensterscheibe Wasser niederschlägt.

Wärmeabgabe an das Heizwasser

In einem Edelstahlwärmetauscher wird das Verbrennungsgas von etwa 1.000 Grad auf circa 65 Grad heruntergekühlt und erwärmt dabei das von den Heizungen kommende Wasser. Zusätzlich gibt der im Abgas enthaltene Wasserdampf seine Kondensationswärme an das Wasser ab, das den Wärmetauscher durchläuft.

Rücklauf kalt genug?

Die spannende Frage ist nun: Ist das Rücklaufwasser kalt genug, um den Wasserdampf kondensieren zu lassen? Dafür darf es nicht wärmer als 57 Grad bei Gasheizungen und 48 Grad bei Ölheizungen sein. Der Wärmetauscher verschluckt zusätzlich 12 Grad, um die der Rücklauf unter der Kondensationstemperatur liegen muss. Ist das Rücklaufwasser wärmer als 36 Grad bei Gas, dann kann der Wasserdampf nicht kondensieren. Er entweicht dann still mit dem übrigen Abgas im Schornstein. Der Heizungsbetreiber merkt davon gar nichts, weil die Heizung nach wie vor normal heizt. Aber der Verbrauch ist höher, weil der Wasserdampf eben nicht kondensiert. Früher waren Vorlauf/Rücklauftemperaturen von 90/70 Grad üblich. Die Niedertemperaturtechnik arbeitet mit 50/30 Grad. Je nach Witterung und Heizungsauslegung wird es also knapp.

Zwei Drittel der Brennwertheizungen sind verbesserungsbedürftig

Im Auftrag der Verbraucherzentrale wurden im Jahr 2011 tausend Brennwertheizungen untersucht. Die Brennwertnutzung war nur bei einem Drittel der Geräte akzeptabel, bei einem Drittel ungenügend und beim Rest der Heizungen verbesserungsbedürftig.

Ein Liter Heizöl lässt einen ganzen Liter Wasser Wasserdampf kondensieren. Wenn man also das Abwasser der Heizung für einen Tag abfängt, dann kann man schnell sehen, ob der Wasserdampf kondensiert. Wenig Kondensat heißt schlechter Brennerbetrieb. Wer dagegen viel Wasser misst, hat die im Wasserdampf enthaltene Energie gut ausgenutzt. Das Versprechen aus dem Werbeprospekt wird dort wohl eingehalten. Wer Mängel feststellt, sollte den Fehler jedoch nicht sofort beim Hersteller suchen, sondern
zunächst die Einstellungen prüfen. Lesen Sie Details zur Prüfung: Brennwertkessel einfach kontrollieren

Warum keine Brennwertnutzung?

Wenn der Heizungsrücklauf zu warm ist, funktioniert die Brennwertnutzung nicht. Das passiert oft im Winter, wenn es draußen sehr kalt ist. Damit die Räume dann noch gemütlich warm werden, wird die Heizung hochgedreht. Der Rücklauf ist dann auch entsprechend wärmer. Wenn die Heizkörper zu klein bemessen sind, dann muss auch höher geheizt werden, damit es warm wird. Auch eine falsche hydraulische Einstellung führt dazu, dass Wasser zu schnell durch den Heizkörper fließt (zu hohe Pumpenleistung, falsch voreingestellte Thermostatventile, Vorlaufmischung).

Besonders in Altbauten mit schlechter Wärmedämmung gibt es einen hohen Heizbedarf. In diesen Häusern sind auch die Heizkörper oft zu klein und es fehlt ein hydraulischer Abgleich.

Vollbrennwertnutzung: Die Vetter-Story

Der Handwerksmeister und Erfinder Richard Vetter hatte die Idee, den im Abgas enthaltenen Wasserdampf in einem separaten Kunststoffwärmeübertrager kondensieren zu lassen. Voraussetzung dafür ist jedoch, dass die Abgase bereits auf rund 65 Grad abgekühlt wurden.

Im Kunststoffwärmeübertrager werden dann die Abgase weiter abgekühlt. So wird die für Kondensation nötige Temperatur unterschritten.

Die Kühlung übernimmt hierbei die für den Verbrennungsvorgang benötigte Frischluft auf ihrem Weg zum Brenner. Die Wärmeenergie wird auf diese Weise im System zurückgehalten und geht nicht mit dem Abgas verloren. Je kälter die einströmende Frischluft ist (zum Beispiel im Winter), desto besser wird der Wirkungsgrad. Denn dann werden die Abgase effektiver abgekühlt.

Da der Kunststoffwärmeübertrager unempfindlich gegenüber der im Kondensat enthaltenen Schwefelsäure ist, spielt der im Brennstoff enthaltene Schwefelanteil keine Rolle. Es können deshalb auch schwefelhaltige Heizöle verfeuert werden.

Durch diese Anordnung ist bei diesen Voll-Brennwertkesseln der Brennwert weder last- noch rücklauftemperaturabhängig und sie können auch dort eingesetzt werden, wo sich die Vor- und Rücklauftemperaturen zwischen 90 und 60 Grad bewegen müssen. Man spricht deshalb auch von Hochtemperatur-Brennwertkesseln beziehungsweise „Voll-Brennwertkesseln“.

Vetter hatte seine Erfindung schon 1982 fertig. Seither sieht sich der cholerische Tüftler von „Banditen, verfluchten“, ja, von einer „ganzen Teufelsgesellschaft“ verfolgt, in Gestalt von renitenten Bezirksschornsteinfegermeistern, TÜV-Ingenieuren und Behördenvertretern.

Kern seiner Erfindung ist der Einbau eines zweiten Wärmetauschers im Kesselraum. Vetter hat verfügt, dass seine Erfindung nur von kleinen Heizungsfirmen genutzt werden darf.

Inzwischen ist die Vollbrennwerttechnik seit vielen Jahren erfolgreich am Markt. Sie ist also den Kinderschuhen entwachsen. Dennoch ist sie selbst bei Heizungsexperten kaum bekannt.

Luft-Abgas-System (LAS)

Das Abgas von Brennwertgeräten ist kühler als das aus üblichen Heizkesseln. Deshalb fehlt den Abgasen der Auftrieb. Zudem kondensiert das Restwasser im Abgas leicht innen im Schornstein und durchfeuchtet ihn dabei. Deshalb brauchen Brennwertgeräte eine feuchte und säureunempfindliche Abgasanlage. Das kann einfach und kostengünstig durch den Einzug eines Edelstahl- oder Kunststoffrohrs geschehen. Die Abgase werden mit einem Ventilator ins Freie gebracht.

Vorteilhaft ist auch ein Luft-Abgas-System (LAS). Dabei wird im Abgasrohr ein kleineres Rohr nach unten geführt für die Zuluft zur Heizung. Faktisch wirkt das LAS auch wie ein Wärmetauscher. Das nach oben abströmende Abgas erwärmt auf seinem Weg die in Gegenrichtung strömende Frischluft. Das dabei kondensierende Wasser fließt nach unten in die Heizung und wird dort aufgefangen und abgeführt.

Firmen am deutschen Markt

Die Vollbrennwerttechnik ist ausgereift und seit vielen Jahren und in vielen tausenden Geräten im Einsatz. Die Preise liegen kaum über dem Niveau von anderen Heizungen. Jedoch muss der jeweilige Heizungsinstallateur direkt beim Hersteller bestellen. Die branchenüblichen Provisionen sind auch hier im Preis einkalkuliert. Am deutschen Markt wird die Voll-Brennwerttechnik derzeit von vier Firmen angeboten: Der Firma Götz Heiztechnik (ProCondens, die in großen Stückzahlen in Deutschland und in der Schweiz vertreibt), der Firma von Richard Vetter: Veritherm, der Firma Zink aus dem Allgäu (bietet auch -Öl- und Gasbrennwerttechnik bis hinunter
zu 7,5 kW) und der Firma Kroll aus Kirchberg an der Murr.

Wann ist diese Technik für Sie interessant?

Wenn Sie Ihre alte Heizungsanlage (im Altbau) gegen eine neue Öl- oder Gasheizung auswechseln und auch bei Heizkörper- und Warmwasserbetrieb höchste Effizienz bei der Wärmeerzeugung verlangen, ist Vollbrennwert angesagt.

Vorteil: Bei diesem System können Sie im Brennwertbereich heizen, ohne dass sie auf niedrige Rücklauftemperaturen angewiesen sind. Außerdem brauchen Sie Ihre Heizflächen nicht zu vergrößern. Voll-Brennwertkessel können circa zehn Prozent mehr Energie aus der gleichen Menge Brennstoff schöpfen wie moderne Niedertemperaturheizungen.