Energie – Erzeugung, 
Handel und Transport (9)

Wärme aus 
Verbrennungsprozessen

Einteilung von Kesseltypen 
für die Wohnraumbeheizung

Das zentrale Bauteil eines Heizgeräts für die Wohnraum- bzw. Gebäudebeheizung ist der Heizkessel. In ihm findet ein Verbrennungsprozess statt, der chemische Energie, gebunden in einem festen, flüssigen oder gasförmigen Energieträger, in Wärme umwandelt. Die Branche unterscheidet grundsätzlich drei Bauformen: den Standardkessel, den Niedertemperaturkessel und den Brennwertkessel: Standardheizkessel, auch Konstanttemperatur-Heizkessel genannt, werden mit konstant hohen Temperaturen zwischen 70 und 90 °C betrieben. Hohe Betriebstemperaturen können Korrosion verhindern, bringen aber auch hohe Wärmeverluste und damit unbefriedigende Energieeffizienz mit sich. Die Regelung der Vorlauftemperatur des Heizwassers erfolgt, abhängig von der Außentemperatur, durch Beimischung von Wasser aus dem Rücklauf des Heizkreises. Standardheizkessel sind entweder nur während der Heizperiode in Betrieb, aber auch ganzjährig, wenn sie Warmwasser für den Haushalt bereitstellen müssen. Konstanttemperatur-Heizkessel sind aus heutiger Sicht sehr ineffizient und wurden deshalb weitgehend von modernen Brennwertheizkesseln verdrängt. Niedertemperaturheizkessel arbeiten mit Vorlauftemperaturen, die sich in einem Bereich von etwa 35 °C bis 75 °C regeln und somit an den jeweiligen Wärmebedarf angleichen lassen. Durch die niedrigeren Betriebstemperaturen des Heizwassers ergeben sich geringere Wärmeverluste im Vergleich zum Standardkessel. Brennwertkessel nutzen neben dem üblichen Brennstoff auch die im Abgas enthaltene Wärme. Dafür werden die Abgase so weit abgekühlt, dass der enthaltene Wasserdampf kondensiert und dadurch Kondensationswärme frei wird (Bild). Der Einsatz von zeitgemäßgen Brennwertkesseln kann zu Energieeinsparungen von über 30 % gegenüber konventionellen Heizkesseln führen. Dampfkessel: Neben den genannten Kesseltypen für die Erzeugung von Heizwasser, vorzugsweise für die Gebäudebeheizung, kommen in Gewerbe- und Industriebetrieben auch größere Kessel für die Erzeugung von Dampf zum Einsatz. Die nötige thermische Energie liefert in den meisten Fällen eine Feuerungsanlage, die Kohle, Öl, Gas oder Biomasse verbrennen kann. Mit Dampf lassen sich große Dampfturbinenkraftwerke zur Strom- und Wärmeerzeugung betreiben, ferner auch industrielle Verfahren, die Prozessdampf mit hohem Druck und hoher Temperatur benötigen. Ein Sonderfall ist der Einsatz in Kernkraftwerken und Müllverbrennungsanlagen.

Einteilung nach Einsatz 
von Brennstoffen

Neben der Einteilung nach der Form und der Nutzung der Heizkessel gibt es die Unterscheidung nach Einsatz der verwendeten Brennstoffe Öl, Gas und Festbrennstoffe sowie Elektrizität. Öl-Heizkessel mit Gebläsebrennern. Der Ablauf der Verbrennung von Heizöl ist auf dem Weg von der Bereitstellung bis zur Nutzung zunächst dadurch gekennzeichnet, dass für die Einlagerung von Heizöl ein geeigneter Raum benötigt wird. Was auf den ersten Blick wegen der zusätzlichen Investitionskosten wie ein Nachteil aussieht, kann sich vielleicht wegen der größeren Flexibilität beim Einkauf zum Vorteil wenden. Ein unbestreitbar höherer Nachteil von Öl liegt allerdings darin begründet, dass seine Verbrennung mit umweltschädigenden Emissionen einhergeht. Grob skizziert sehen der mögliche Aufbau und die Funktion eines Öl-Brenners folgendermaßen aus, wobei drei Teilsysteme beziehungsweise drei Phasen zu unterscheiden sind: Am weitesten verbreitet ist die Methode der Öl-Druckzerstäubung; sie kommt in fast allen Leistungsbereichen zum Einsatz. Das System gliedert sich in drei Teile: Im ersten Teil, beim Start des Brenners, erwärmt ein Ölvorwärmer das Heizöl auf eine Temperatur von etwa 65 °C. Gleichzeitig bringen elektrisch betriebene Ölpumpen das Öl auf einen Druck von 7 bis 20 bar (bei Kleinbrennern) bzw. 20 bis 40 bar (bei Großbrennern). Zum Ende dieser Brennstoffaufbereitung wird das Öl mithilfe von ein oder zwei Düsen zerstäubt. Dabei entsteht ein Ölnebel aus etwa 40 bis 200 µm großen Öltropfen. In der nächsten Phase bzw. im nächsten Teilsystem versorgt das Brennergebläse zunächst den Brennraum etwa 10 s lang mit frischer Luft (Primärluft). Danach vermischt es den feinen Ölnebel an der sogenannten Stauscheibe des Ölbrenners, in der Reaktionszone, mit weiterer Luft, nämlich der Verbrennungs- oder Sekundärluft. Dieses Gemisch wird dann durch Hochspannungs-Zündelektroden zum Brennen gebracht. Das dritte Teilsystem eines Öl-Gebläsebrenners bilden Steuerung, Regelung und Überwachung. Öl-Gebläsebrenner lassen sich in der Regel ein- oder zweistufig oder auch modulierend betreiben. Zur Überwachung der Flamme besitzen sie eine Photozelle, die den Brenner bei Gefahr abschaltet. Autor: W. Wilming Der vollständige Artikel ist in unserem Facharchiv nachzulesen.