Anzeige

Aus dem Facharchiv: Elektropraxis
Energie – Erzeugung, 
Handel und Transport (9)

Der Beitrag gibt einen Überblick über die gängigsten Wärme- und Kältetechnologien. Den Anfang machen technische Anlagen, die Wärme aus Verbrennungsprozessen bereitstellen, gefolgt von Systemen zur Gewinnung 
von Wärme aus elektrischem Strom und Solarthermie. Vorgestellt werden dann Technologien zur Versorgung mit Kälte, also Kompressions- sowie Absorptions- und Adsorptionskältemaschinen.

Schematischer Aufbau eines Gas-Brennwertkessels (Quelle: Wikipedia/Kino (CC-2.0/de))

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.

Kommentare

botMessage_toctoc_comments_926
Anzeige

Nachrichten zum Thema

Die Pfalzsolar GmbH, ein 100%iges Tochterunternehmen der Pfalzwerke-Gruppe, baut als Projektentwickler und Generalunternehmer seine ersten zwei Solarparks in Griechenland.

Weiter lesen

Die Kommunikationseinheit Charge Control F kann mittels interner Steckverbindungen zur bestehenden Hardware der Ladestation hinzugefügt werden.

Weiter lesen

+++ News +++ The smarter E Europe 2023 Bühne frei für Start-ups und Newcomer

Die energiewirtschaftliche Plattform The smarter E Europe 2023 findet vom 14. bis 16. Juni 2023 in München statt. Eine Bühne ist reserviert für Start-ups und Newcomer der neuen Energiewelt.

Weiter lesen

Das System ChargePost bietet Ultraschnellladen mit bis zu 300 kW Leistung in Verbindung mit Energiespeicherung als dezentrale Plattform.

Weiter lesen

+++ News +++ Digitalisierung der Stromnetze Digitales Netzbetreiber-Portal VNBdigital geht online

Mit VNBdigital hat der Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft e.V. (BDEW) eine zentrale Internetplattform geschaffen. Sie bündelt die mehr als 800 Stromverteilnetzbetreiber in Deutschland und erleichtert so den Austausch zwischen Kunden und...

Weiter lesen
Anzeige