Heizen mit Spar­flamme

Allein in Deutsch­land sorgen rund 5,6 Millionen Ölhei­zungen für woh­lige Tempe­ra­turen. Dafür verbrennen sie nicht nur den wert­vollen fossilen Brenn­stoff, sondern fressen auch Strom. Deshalb suchen Heizungs­bauer und Kunden glei­cher­maßen nach immer spar­sa­meren Lösungen. So auch Matthias Herbst von der Wolf GmbH.

Die Firma aus dem baye­ri­schen Main­burg ist einer der führenden Anbieter von Klima- und Heiz­technik und Herbst, dort als Projekt­leiter in der Entwick­lung tätig, wollte den von der Stif­tung Waren­test als Test­sieger ausge­zeich­neten Ölbrenn­wert­kessel COB weiter verbes­sern. Wie sein mit Gas betrie­benes Pendant nutzt er die Energie des bei der Verbren­nung entste­henden Wasser­dampfs, die sonst durch den Schorn­stein verpufft.

„Durch das neue Einsatz­ge­biet des BG 43 konnten wir unseren Liefer­um­fang erwei­tern.“

Matthias Herbst, Projekt­leiter in der Entwick­lung bei der Wolf GmbH

„Um den Öl- und Strom­ver­brauch weiter zu senken, wollten wir jetzt den Verbrau­chern zusätz­lich die Möglich­keit der Modu­la­tion im Kessel bieten“, skiz­ziert Herbst die Ausgangs­lage. Dadurch kann der Heiz­kessel seine Leis­tung flexibel an den tatsäch­li­chen Wärme­be­darf anpassen. „Am Ende haben wir an der Verbren­nungs­technik so viel verän­dert, dass man eigent­lich von einer Neuent­wick­lung spre­chen muss.“ Die ist seit Früh­jahr 2014 unter der Bezeich­nung TOB auf dem Markt und verspricht schad­stoff­armes und ener­gie­ef­fi­zi­entes Heizen von Ein- und Mehr­fa­mi­li­en­häu­sern. Im Gegen­satz zum zwei­stu­figen Vorgänger kann der neue Ölbrenn­wert­kessel mit einer Modu­la­tion von 6,6 bis 18,6 Kilo­watt betrieben werden.

Sprüh­nebel mit idealem Winkel

Und genau da lag der Knack­punkt bei der Entwick­lung. Um eine flexible Modu­la­tion zu ermög­li­chen, heizen andere Hersteller das Öl vor und lassen den dabei entste­henden Dampf wie Gas verbrennen. Der Nach­teil: Der Ölver­damp­fungs­pro­zess ist sehr strom­in­tensiv. Diese Technik kam daher für die Entwickler bei Wolf nicht in frage. Sie setzten lieber weiter auf die Druck­zer­stäu­bung für die Verbren­nung, die sie schon seit über zwanzig Jahren nutzen. „Dieses bewährte Verfahren wollten wir unbe­dingt beibe­halten“, erläu­tert Herbst die Heraus­for­de­rung.

Das Grund­prinzip der Druck­zer­stäu­bung: Eine Pumpe presst Öl unter hohem Druck durch eine Düse, sodass ein Sprüh­nebel aus feinsten Tröpf­chen entsteht, der zusammen mit der zuge­führten Luft verbrennt. Das geschieht optimal, wenn dieser Sprüh­nebel den vorge­ge­benen Sprüh­winkel der Düse hat. In höheren Leis­tungs­be­rei­chen ist das unpro­ble­ma­tisch, in den unteren jedoch sehr schwierig. Wird ein gewisser Druck unter­schritten, bricht der Sprüh­winkel zusammen und die Tröpf­chen sind nicht mehr so fein. Das darf aber nicht geschehen, wenn das Gerät modu­lierbar sein soll. Die Grenzen des Zerstäu­bungs­ver­fah­rens mussten also erwei­tert werden.

„Mit dem BG 43 konnten wir bei den Dreh­zahlen an die System­grenzen gehen – auch bei 300 Umdre­hungen bleibt der stabil.“

Matthias Herbst, Projekt­leiter in der Entwick­lung bei der Wolf GmbH

Deshalb entwi­ckelten die Inge­nieure bei der Wolf GmbH eine spezi­elle Luft­düse. Diese gibt der Luft und damit dem Sprüh­nebel den nötigen Schwung, sodass auch bei nied­rigem Druck der klas­si­sche Sprüh­nebel mit feinen Tröpf­chen entsteht. Die Schwie­rig­keit war nun, die dafür passende Pumpe zu finden. „Wir benö­tigten eine Pumpe, die den Bereich von 3,5 bis 23 bar abdeckt, und, damit diese stabil läuft, den passenden Motor dazu. Das war nicht so einfach“, erklärt Herbst. Der Motor sollte mit kleinen und großen Dreh­zahlen sowie wech­selnden Dreh­mo­menten zurecht­kommen.

Vom Gebläse zum Motor

An dieser Stelle kam ebm-papst ins Spiel. Wie schon beim COB sollte auch beim TOB für die Rege­lung des Luft­vo­lu­men­stroms ein Gebläse des Lands­huter Stand­ortes zum Einsatz kommen. In einem der Gespräche, bei dem es eigent­lich nur um diese Kompo­nente ging, erfuhr Stefan Ober­maier aus dem Vertrieb bei ebm-papst von den Problemen mit der Pumpe und dem dazu passenden Motor: „Da dachten wir gleich an unseren EC-Motor der Baureihe BG 43.“ Der Antriebs­motor eignet sich für viele unter­schied­liche Anwen­dungen, für Ölpumpen kam er bisher jedoch nicht zum Einsatz.

„Am Ende haben wir an der Verbren­nungs­technik so viel verän­dert, dass man eigent­lich von einer Neuent­wick­lung spre­chen muss.“

Matthias Herbst, Projekt­leiter in der Entwick­lung bei der Wolf GmbH

Die Entschei­dung für den effi­zi­enten Alles­könner war jedoch schnell gefallen. „Mit dem BG 43 konnten wir bei den Dreh­zahlen an die System­grenzen gehen – auch bei 300 Umdre­hungen bleibt dieser stabil“, erläu­tert Herbst die Vorteile und ergänzt: „Dazu kommt noch, dass er wie das Gebläse sehr strom­spa­rend arbeitet.“ Die Inge­nieure passten den BG 43 für diese Anwen­dung noch weiter an: So wurde auch die Platine für die Steue­rung entkop­pelt, um ein modu­lares Ferti­gungs­kon­zept zu ermög­li­chen.

Einzig­artig am Markt

Mit dem TOB bringt die Wolf GmbH einen Ölbrenn­wert­kessel auf den Markt, den es so bisher nicht gab. „Im TOB muss das Öl nicht minu­ten­lang vorver­dampft werden. Er ist sofort start­klar“, freut sich Herbst. Strom braucht das Gerät nur für den Pumpen­motor, das Gebläse und noch ein wenig für die Rege­lung. Und dank der Modu­la­tion passt sich der Ölver­brauch dem tatsäch­li­chen Wärme­be­darf besser an. Auch Ober­maier ist zufrieden: „Durch das neue Einsatz­ge­biet des BG 43 konnten wir unseren Liefer­um­fang erwei­tern.“