Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Das Projekt umfasst prim\u00e4r die Untersuchung des realen Anlagenbetriebes von etwa 70 Heizungsanlagen, die zum gr\u00f6\u00dften Teil mit Brennwertkesseln ausgestattet sind. Das Ziel des Vorhabens ist die Beantwortung der Frage: Welche Verluste weisen Brennwertkessel im praktischen Betrieb abh\u00e4ngig vom Anlagenkonzept auf?.
\nAuf Grundlage der Messergebnisse werden Schlussfolgerungen f\u00fcr die zu fordernden Konstruktionen sowie f\u00fcr eine optimale Dimensionierung und Einbindung von Brennwert-Wandger\u00e4ten abgeleitet. Die Regeln sollen Hinweise f\u00fcr die richtige Wahl der hydraulischen Anbindung (Einsatz einer hydraulischen Weiche bzw. eines \u00dcberstr\u00f6mventils) und der Heizk\u00f6rpertypen (Fu\u00dfbodenheizung, Radiatoren, Konvektoren) sowie der Kesselleistung (\u00dcberdimensionierung) und der Auslegungstemperaturen ( z. B. tV,A \/ tR,A =70\/55\u00b0C oder 55\/45\u00b0C) beinhalten.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie Anlagen wurden so ausgew\u00e4hlt, dass sie die typischen Installationen ohne besondere Qualit\u00e4tssicherung seitens der vorher abgelaufenen Planung und Ausf\u00fchrung widerspiegeln. Die Untersuchung der Feldanlagen fand \u00fcber einen Zeitraum von 2 Heizperioden, in einzelnen Anlagen auch \u00fcber einen l\u00e4ngeren Zeitraum statt. W\u00e4hrend dieser Zeit wurde die zugef\u00fchrte Energie (Erdgas) sowie die vom Kessel erzeugte W\u00e4rme (Versorgung der Heizung und Bereitstellung des Warmwassers) erfasst.
\nDie Messdaten wurden gro\u00dfteils monatlich erhoben. Auf Basis der Messdaten wurden die Kesselverluste, der Jahresnutzungsgrad sowie weitere Effizienzmerkmale (mittlerer Umwandlungswirkungsgrad und mittlere Bereitschaftsw\u00e4rmeverluste) des W\u00e4rmeerzeugers bestimmt und mit den Herstellerangaben sowie Normwerten verglichen.
\nBei ausgew\u00e4hlten Feldanlagen wurden Stromz\u00e4hler installiert, um auch die elektrischen Hilfsenergien der Heizungsanlage mit in die energetische Bewertung einzubeziehen.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Die Projektergebnisse zeigen, dass die h\u00e4ufig angegebenen Normnutzungsgrade von Heizungsanlagen mit Brennwertkesseln (um 109 %) im Praxisbetrieb unter den in klassischen Heizungsanlagen vorliegenden Randbedingungen nicht erreicht werden. Die Ergebnisse des Projektes liefern wesentliche Erkenntnisse \u00fcber die notwendigen Anforderungen an Konstruktion, Dimensionierung sowie hydraulische Einbindung von Brennwertger\u00e4ten. Der gemessene Mittelwert des Jahresnutzungsgrades liegt bei 96 % (bezogen auf den unteren Heizwert) bei einer mittleren j\u00e4hrlichen Anlagenauslastung von 9 %. Die deutlichsten Einfl\u00fcsse auf die Effizienz von Kesseln haben die Art der hydraulischen Einbindung (mit oder ohne ein \u00dcberstr\u00f6mventil) und der Aufstellort des W\u00e4rmeerzeugers im beheizten oder unbeheizten Bereich.
\nDer geringe Kesselwasserinhalt der Ger\u00e4te bewirkt: hohe hydraulische Widerst\u00e4nde und als Folge hohe Ger\u00e4tedruckverluste und somit die Notwendigkeit eines Kesselmindestumlaufstroms. Der Einbau integrierter, f\u00fcr die nachgeschalteten Heizkreise im Regelfall viel zu gro\u00dfer Pumpen sowie der Einbau von \u00dcberstr\u00f6mventilen oder sogar Einsatz von hydraulischen Weichen, f\u00fchrt zu einer R\u00fccklauftemperaturanhebung und damit zu verminderter Brennwertnutzung.
\nDa heute \u00fcberwiegend die Trinkwassererw\u00e4rmung nach dem Speicherprinzip erfolgt, sollten die hierf\u00fcr eingesetzten Brennwertkesselkonstruktionen einen so hohen Kesselwasserinhalt aufweisen, dass der hydraulische Widerstand des Ger\u00e4tes vernachl\u00e4ssigbar wird und somit auf eine Kesselpumpe verzichtet werden kann. An diese Ger\u00e4te k\u00f6nnten heizseitig die kleinsten heute verf\u00fcgbaren Pumpen mit einer elektrischen Leistungsaufnahme zwischen 8 bis max. 25 W eingesetzt werden. Parallel sind m\u00f6glichst hohe Modulationsbereiche der eingesetzten Gasbrenner (Optimum 1:15) zu fordern, um eine Anpas-sung an verschiedene Auslegungslasten und Teillastbereiche zu erm\u00f6glichen.
\nAus den Messwerten l\u00e4sst sich klar ableiten, dass der Jahresnutzungsgrad bei sinkendem W\u00e4rmeverbrauch kleiner wird, obwohl die absoluten W\u00e4rmeverluste des Erzeugers sinken. Als Folge erreicht die gleiche Kesselanlage in einem Niedrigenergiehaus einen niedrigeren Jahresnutzungsgrad als in einem Altbau. Die aus Monatsmesswerten ermittelten Effizienzmerkmale der Kessel (mittlerer Umwandlungswirkungsgrad im Betrieb etwa 90 % und mittlere Bereitschaftsw\u00e4rmeverluste 0,5 % – beide bezogen auf den oberen Heizwert, d. h. Brennwert) lassen eine vom Nutzen unabh\u00e4ngige Bewertung des Kessels zu und sind unmittelbar mit Herstellerwerten vergleichbar. In Zukunft sollten sie zur Bewertung der Effizienz herangezogen werden.
\nAlternativ bzw. zus\u00e4tzlich sind fl\u00e4chenbezogene Verlustkennwerte anstelle von Nutzungsgraden und Aufwandzahlen sinnvoll. Die mittleren, auf die beheizte Wohnfl\u00e4che bezogenen W\u00e4rmeerzeugerverluste liegen mit ca. 15 kWh\/(m\u00b2a) in der gleichen Gr\u00f6\u00dfenordnung wie der gesamte Raumheizw\u00e4rmebedarf eines Passivhauses. Die W\u00e4rmeabgabe von Trinkwarmwasser-Zirkulationsleitungen und von Heizwasserleitungen liegt mindestens noch einmal in der gleichen Gr\u00f6\u00dfenordnung.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Die Erkenntnisse und Ergebnisse des Projekts werden im Rahmen von zwei Fachartikeln ver\u00f6ffentlicht. Manuskriptversionen sind parallel im Internet verf\u00fcgbar. Informationen wurden und werden \u00fcber die Verbraucherverb\u00e4nde Endkunden verf\u00fcgbar gemacht. Weiterhin werden die Ergebnisse in Workshops mit Vertretern der Kesselhersteller diskutiert, so dass Impulse f\u00fcr den zuk\u00fcnftigen Brennwertkesselmarkt resultieren. Die Erkenntnisse werden u.a. in der Lehre sowie der Energieberaterausbildung vermittelt.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Aus der vorliegenden Untersuchung geht hervor, dass es nicht ausreicht, den W\u00e4rmeerzeuger oder andere Komponenten der Heizungsanlage einzeln zu betrachten und zu bewerten. Nur die Optimierung der Gesamtanlage im Zusammenspiel mit Geb\u00e4uded\u00e4mmstandard und Nutzerprofil kann zu einer besseren Energieausnutzung und einwandfreien Funktion der Heizungsanlage f\u00fchren.
\nAusblick
\nDas seit Oktober 2002 laufende Forschungs- und Qualifizierungsprojekt OPTIMUS, gef\u00f6rdert durch die Deutsche Bundesstiftung Umwelt, befasst sich mit M\u00f6glichkeiten der hydraulischen und regelungstechnischen Optimierung bereits bestehender Heizungsanlagen. Gerade hier liegt ein enormes Einsparpotenzial. Neben anderen Ein- und Mehrfamilienh\u00e4usern werden auch 15 Heizungsanlagen aus der vorliegenden Brennwertkesseluntersuchung in das OPTIMUS-Projekt \u00fcberf\u00fchrt.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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