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Heizen mit Sparflamme

Für einen neuen Ölbrennwertkessel kombinierte die Wolf GmbH ein bewährtes Verbrennungsprinzip mit Technologie von ebm-papst. Das Ergebnis: ein effizienter Einheizer.


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.“

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BG 43

Der hocheffiziente EC-Motor