In einem durchschnittlichen deutschen Haushalt verursacht das Heizen der Wohnräume mit Abstand den größten Energieverbrauch. Eine Reduzierung der Heizkosten steht deshalb für viele an oberster Stelle. Die Brennwerttechnik kann Ihnen dabei helfen, da diese den verwendeten Brennstoff zu fast 100 Prozent ausnutzt. Die Grundlage dafür bilden zwei Messwerte: Heizwert und Brennwert.
Alles auf einen Blick:
- Der Heizwert gibt die Menge an Wärme an, die bei der Verbrennung eines Energieträgers freigesetzt wird.
- Der Brennwert berücksichtigt neben dem Heizwert auch die Kondensationswärme, die entsteht, wenn die Verbrennungsabgase abkühlen und kondensieren.
- Mithilfe eines spezifischen Umrechnungsfaktors, der je nach Brennmaterial variiert, können Sie aus dem Heizwert den Brennwert ermitteln und umgekehrt.
- Die Brennwerttechnik nutzt zur Wärmegewinnung auch den Energiegehalt der Abgase. Dadurch erreichen moderne Brennwertgeräte einen Nutzungsgrad von 95 bis 98 Prozent. Ein Brennstoff wird also vollständig genutzt.
- Für eine effektive Kondensation des Wasserdampfs muss das Abgas unter seinen Taupunkt gekühlt werden.
Heizwert und Brennwert
Die Energiemenge, die bei der Verbrennung eines Energieträgers entsteht, kann entweder mit dem Heizwert oder dem Brennwert angegeben werden. Die beiden Werte kommen allerdings unterschiedlich zustande.
Was ist Heizwert?
Wenn ein Brennstoff, zum Beispiel Gas oder Heizöl, in einer Heizanlage verbrennt, entsteht Wärmeenergie. Die freigesetzte Energie erhitzt dann das Heizwasser und sorgt für angenehme Wärme in Ihren Räumen. Die Wärmemenge, die bei der Verbrennung maximal freigesetzt werden kann, wird mit dem Heizwert angegeben. Dieser trägt auch die Bezeichnung unterer Heizwert Hu oder auch manchmal Heizwert Hi (engl.: inferior).
Was ist Brennwert?
Der Heizwert lässt die Energie, die sich in der heißen Abluft befindet, außer Acht. Hier kommt der Brennwert ins Spiel. Denn dieser gibt neben der reinen Verbrennungswärme auch die Abgaswärme an. Heißes Abgas enthält Wasserdampf, der kondensiert, sobald dieses abkühlt. Bei der Kondensation entsteht wiederum Wärme. Diese wird als latente Wärme bezeichnet.
Der Brennwert wird auch häufig als oberer Heizwert Ho, beziehungsweise Hs (engl.: superior) angegeben.
Was ist der Unterschied zwischen Heizwert und Brennwert?
Der Unterschied zwischen Heiz- und Brennwert liegt darin, dass letzterer auch die Kondensationswärme berücksichtigt. Der Brennwert setzt sich also zusammen aus: Heizwert + Kondensationswärme. Deshalb ist dieser auch immer die größere Einheit von beiden.
Bei wasserstoffhaltigen Brennstoffen findet im Vergleich zu anderen Materialien die meiste Kondensation statt. Deshalb ist die Differenz zwischen Brenn- und Heizwert bei derartigen Materialien größer als bei anderen. Bei Holz zum Beispiel liegen die beiden Messwerte oftmals 20 Prozent auseinander. Heizöl dagegen hat einen geringen Wassergehalt. Hier beträgt der Unterschied lediglich 7 Prozent.
Messung und Umrechnung
Für die Messung werden beide Zahlen in Megajoule oder Kilowattstunde pro Kilogramm angegeben – Gas bildet eine Ausnahme – und mit einem individuellen Umrechnungsfaktor multipliziert oder dividiert.
In welcher Einheit werden Heizwert und Brennwert angegeben?
Beide Werte geben das Ausmaß der Wärmeenergie an, die bei der Verbrennung eines Energieträgers freigesetzt wird. Die Grundeinheit dafür ist Joule oder Megajoule pro Kilogramm (J/kg oder MJ/kg). Oftmals finden Sie die Angaben auch in Kilowattstunde pro Kilogramm (kWh/kg). Die Umrechnung von Joule in Kilowattstunde ist nicht schwer: 1 Kilowattstunde entspricht 3,6 Megajoule.
Sonderfall: Bei gasförmigen Brennstoffen sind die Werte in Kilowattstunde pro Kubikmeter (kWh/m3) angegeben.
Wie können Sie den Heizwert und Brennwert umrechnen?
Die beiden Messwerte stehen in einem ganz bestimmten Verhältnis zueinander. Dieses variiert je nachdem, welches Brennmaterial verwendet wird. Daraus ergibt sich ein spezifischer Umrechnungsfaktor. Damit können Sie aus dem Brenn- den Heizwert errechnen oder andersherum:
- Heizwert zu Brennwert: Multiplizieren Sie den Heizwert mit Umrechnungsfaktor.
- Brennwert zu Heizwert: Dividieren Sie den Brennwert durch den Umrechnungsfaktor.
Beispiele:
- Heizöl: Hu = 10,61 kWh/l, Ho = 11,27 kWh/h
- Holz: Hu = 4,4 kWh/kg, Ho = 4,8 kWh/kg
- Flüssiggas: Hu = 12,90 kWh/kg, Ho = 14,06 kWh/kg
Welche Energieträger haben gute Heiz- und Brennwerte?
Fossile Brennstoffe wie Gas und Öl erreichen sehr hohe Werte. Denn sie haben eine hohe Energiedichte und geben bei der Verbrennung viel Energie frei. Gas liefert sowohl den höchsten Heizwert als auch den höchsten Brennwert. Der europäische Durchschnitt für den Heizwert von Erdgas liegt bei 10,83 kWh/m3.
Holz hat wesentlich niedrigere Werte. Um mit Holzpellets dieselben Heiz- bzw. Brennwerte zu erreichen wie mit 1 Kubikmeter Erdgas, bräuchten Sie etwa 2 Kilogramm Pellets.
Brennwerttechnik
Wollen Sie die in Ihrem Brennstoff steckende Energie optimal nutzen, sollten Sie sich für die Brennwerttechnik entscheiden. Denn in den Verbrennungsgasen steckt wertvolle Wärme, die sonst einfach durch den Kamin verloren geht.
Was ist Brennwerttechnik und wie funktioniert sie?
Brennstoffe, zum Beispiel Gas, Öl oder Holz, enthalten einen bestimmten Anteil an Wasserstoff. Im Verbrennungsprozess verbindet sich dieser Wasserstoff mit dem Sauerstoff in der Luft. Dadurch entsteht Wasserdampf. In vielen Heizsystemen leitet zum Beispiel ein Schornstein das Abgas schnell und gezielt nach draußen, um Kondensat- oder Versottungsschäden zu vermeiden. Doch im Abgas versteckt sich Wärmeenergie, die dann ungenutzt verpufft. Moderne Heiztechniken wie die Brennwerttechnik nutzen diese Energie.
Dies erhöht die Wärmeausbeute einer Heizung. Hierfür ist jedoch eine gesonderte Heizanlage mit einem zweiten Wärmetauscher notwendig. Der erste Wärmetauscher befindet sich in jedem Heizsystem direkt an der Feuerstätte, die den Energieträger verbrennt. Dort überträgt die Flamme die Wärme auf das Heizwasser. Der zweite Wärmetauscher soll die Kondensationswärme gewinnen und dann dem Heizwasser zuzuführen. Wenn das heiße Abgas durch die Vorrichtung strömt, kühlt es ab und kondensiert dadurch.
Brennwerttechnik gibt es für sämtliche Brennstoffe: für Gas, Öl oder Pellets. Den Großteil machen aber Gasbrennwertkessel aus.
Wie funktioniert eine Brennwertheizung?
Die Verbrennungsgase werden durch Rohre in den Wärmetauscher geleitet und dort in einem Behälter gesammelt. Dieser Behälter ist wärmespeichernd, das heißt das Abgas bleibt vorerst heiß, bis seine hohe Temperatur durch das bereits abgekühlte Heizwasser gesenkt wird. Das Rohr, in dem das Wasser von den Heizkörpern zurück zum Heizkessel fließt, führt durch das Behältnis.
Damit es zur Kondensation des Dampfes im Wärmetauscher kommen kann, muss das Rücklaufwasser mindestens so kalt sein wie der Taupunkt der Abgase. Der Taupunkt ist die spezifische Punkt, bei der Abgase kondensieren, also ihren Zustand von gasförmig zu flüssig wechseln. Aus Wasserdampf wird wieder Wasser. Dieses Kondenswasser wird dann von speziellen Neutralisationsvorrichtungen von den säurehaltigen Bestandteilen gesäubert und ins Abwassersystem eingeleitet. Die freiwerdende Energie wird vom Wärmetauscher ins Heizsystem eingespeist.
Bei Erdgas darf das Wasser nicht wärmer als 57 Grad Celsius sein, bei Heizöl nur 47 Grad Celsius. Bei Holz kommt es ganz auf den Feuchtigkeitsgrad an, hier schwanken die Temperaturen von 20 bis 60 Grad Celsius. Ist das Rücklaufwasser zu warm, kann es die Gase nicht ausreichend abkühlen, sodass diese kondensieren.
Wie effizient ist moderne Brennwerttechnik?
Nutzen Sie Brennwerttechnik, sparen Sie Energie, weil Sie den Brennstoff vollständig nutzen. Dadurch ergibt sich in der Theorie ein Wirkungsgrad von 100 Prozent. Jedoch tritt hier eine leichte Abwärme auf, die den Wert in der Praxis auf etwa 95 bis 98 Prozent mindert. Alte Geräte erschließen gerade mal 80 bis 85 Prozent des Wärmepotenzials eines Energieträgers.
Im Vergleich zu alten Heizkesseln hat eine Brennwertheizung mit Heizöl etwa einen 6 Prozent höheren Wirkungsgrad, mit Gas sogar 11 Prozent. Sie reduzieren also Ihren Energieverbrauch und damit auch Ihre Kosten.
Können Sie den Nutzungsgrad eines Brennwertkessels erhöhen?
Generell versprechen Brennwertsysteme den höchsten Nutzungsgrad eines Energieträgers. Schließlich nutzen sie diesen beinahe zu 100 Prozent aus. Dennoch gibt es ein paar Tipps, wie Sie Ihren Brennwertkessel optimal nutzen können:
- Niedrige Rücklauftemperatur: Je kühler das Rücklaufwasser ist, umso effektiver ist der Kondensationseffekt.
- Individuelle Heizleistung: Wenn die Kesselleistung stärker ist als Ihr tatsächlicher Energieverbrauch, bringt Ihre Heizung zu viel Wärme ins System ein. Dies sorgt dafür, dass sich die Heizung ständig aus- und einschaltet, was zusätzliche Kosten verursacht. Sanierungsmaßnahmen, wie neue Fenster oder Fassadendämmung, können die nötige Heizleistung zusätzlich verringern.
- Hydraulischer Abgleich: Durch die richtige Einstellung von Volumen und Temperatur des Heizwassers innerhalb des Heizkreislaufs können Sie Energie sparen.
- Geringer Stillstandverlust: Wenn Sie zum Beispiel im Sommer Ihren Brennwertkessel nicht nutzen, sollte dieser nur einen niedrigen Stillstandverlust haben.
Fazit
Sowohl der Heizwert als auch der Brennwert eines brennbaren Stoffes geben an, welche Energiemenge bei dessen Verbrennung freigesetzt wird. Anders als der Heizwert berücksichtigt der Brennwert zusätzlich die enthaltende Energie aus den Verbrennungsabgasen, die diese bei der Kondensation abgeben. Deshalb ist Letztere auch grundsätzlich der höhere Wert. Mit einem brennwertspezifischen Umrechnungsfaktor können Sie aus dem Heizwert den Brennwert ableiten und umgekehrt.
Die Brennwerttechnik leitet die Verbrennungsgase nicht direkt nach draußen ab, sondern macht sich die darin enthaltene Energie zunutze. Ein Wärmetauscher in der Brennwertanlage sorgt gezielt für die Kondensation der Gase. Die dadurch entstehende Wärme wird ins Heizsystem eingespeist. Sie nutzen dadurch den Energieträger vollständig aus und verschenken keine Energie. Brennwertanlagen senken deshalb sowohl Ihren Energieverbrauch als auch Ihre Kosten.
