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Heizungen wirt­schaft­lich moder­ni­sieren

Moderne Heiz­sys­teme müssen effi­zient, umwelt­freund­lich sowie wirt­schaft­lich arbeiten und dürfen nicht zu teuer ausfallen. Gerade beim Austausch älterer Heizungen ist Augenmaß gefragt. Brenn­wert­technik zusammen mit modernen Gasge­bläsen ist hier eine wirt­schaft­liche Lösung.


Um die Umwelt zu schonen gibt es vom Gesetz­geber Vorgaben, z.B. defi­niert im Klima­schutz­plan 2050. Insge­samt soll der Kohlen­di­oxid­aus­stoß um 80 bis 95 % gegen­über dem Stand von 1990 redu­ziert werden. Gerade bei Gebäu­de­hei­zungen besteht da ein hohes Einspar­po­ten­tial. Allein durch konse­quente Nutzung der Brenn­wert­technik sowie deut­li­cher Erhö­hung der Austauschraten älterer Heizungen (6 % p. a.) ließe sich bis 2030 der CO2-Ausstoß des gesamten deut­schen Ener­gie­ver­brau­ches um ca. 15 % senken.

Heizung prak­ti­kabel nach­rüsten

Theo­re­tisch kann ein Haus­be­sitzer viel Geld und Brenn­stoff einsparen, wenn er die Heizung auf modernstem Niveau hält. Prak­tisch ist das jedoch mit hohen Kosten und zum Teil sehr aufwän­digen Baumaß­nahmen verbunden. Nicht von unge­fähr gibt es daher einen erheb­li­chen Reno­vie­rungs­stau und so sind selbst über 30 Jahre alte Heiz­kessel leider keine Selten­heit. Wie lässt sich das ändern? Eine Reno­vie­rung in Teil­schritten, also z.B. erst Heiz­kessel, dann Fenster, später noch die Fassa­den­iso­lie­rung oder Dach­ge­schoss­ausbau etc. ist eine Lösung, die Geld­beutel und Nerven kurz­fristig schont. Sie setzt jedoch voraus, dass die neue Wärme­quelle auch den sich verän­dernden Anfor­de­rung gerecht wird und immer effi­zient arbeitet.

Bild 1: Das Druck-/Volu­men­strom­dia­gramm des VG 100 zeigt beispiel­haft die große Leis­tungs­fä­hig­keit der neuen Gebläse. (Quelle ebm-papst)

Oft fordern Landes­bau­ord­nungen bei umfas­senden Reno­vie­rungs­maß­nahmen zusätz­lich den Einsatz erneu­er­barer Ener­gien. Das Problem: kommen dabei Grund­last-Wärme­pumpen zum Einsatz, sollten sie für einen effi­zi­enten Betrieb auf eine feste Wärme­leis­tung bzw. eine feste Heiz­tem­pe­ratur ausge­legt werden. Ändern spätere Reno­vie­rungs­schritte, z.B. weitere Dämm­maß­nahmen oder neue Heiz­körper die Voraus­set­zungen, sinkt oft der Wirkungs­grad der Wärme­pumpe; letzt­end­lich wird dann Heizen durchs „Sparen“ teurer.

Um solche Fehler zu vermeiden, benö­tigt man eine in der Leis­tung skalier­bare Heizung (Bild 1). Kommen zusätz­lich zur Heizung ther­mi­sche Sonnen­kol­lek­toren zum Einsatz, schwankt der Wärme­be­darf, den die Heizung flexibel ergänzen muss. Idea­ler­weise deckt eine Heizungs­an­lage all diese Anfor­de­rungen ohne Wirkungs­grad­ein­bußen ab. Wie kann nun eine solche wirt­schaft­liche und umwelt­freund­liche Lösung aussehen?

Brenn­wert­technik mit Gasge­bläse

Eine sehr effi­zi­ente Heiz­me­thode ist die Brenn­wert­technik. Gasbrenn­wert­thermen sind nicht nur eine kompakte und preis­werte Lösung, sie erlauben auch ihre Heiz­leis­tung gut zu skalieren. Durch die prin­zip­be­dingt mögli­chen, nied­rigen Heiz­was­ser­tem­pe­ra­turen können die Brenn­wert­ge­räte auch gut mit anderen Heiz­kon­zepten wie Solar­thermie und Wärme­pumpe kombi­niert werden. Brenn­wert­technik nutzt nicht nur die „normale“ Wärme der im Brenn­stoff Gas enthal­tenen Energie, sondern auch einen Groß­teil der soge­nannten latenten Wärme, also die Konden­sa­ti­ons­wärme des Wasser­dampfes, der durch den Verbren­nungs­pro­zess im Abgas enthalten ist.

Erdgas mit seinem hohen Wasser­stoff­an­teil ist hier beson­ders günstig. Bei einem Ener­gie­ge­halt von rund 10 kWh/m³ Erdgas erhält man bei einem Erdgas­ver­brauch von 2 m³/h – das entspricht  rund 20 kW konven­tio­nelle Heiz­leis­tung – bis zu 3 kW Wärme­leis­tung zusätz­lich. Das ergibt sich allein durch die Senkung der Abgas­tem­pe­ratur von übli­chen 150 °C auf z. B.. 40 °C und damit einher­ge­hend 80 % Konden­sa­tion des darin enthal­tenen Wasser­dampfes (rund 1,5 l je m³ Gas). Der Wirkungs­grad gegen­über konven­tio­nellen Anlagen mit 150 °C heißem Abgas steigt damit um bis zu 15 %.

Bild 2: Die neue RadiMix-Baureihe redu­ziert die bishe­rige Typen­viel­falt der Gasge­bläse zwischen 0,5 und 150 kW um gut 20 %. (Quelle: ebm-papst)

Das hat mehrere Vorteile, denn man benö­tigt weniger Brenn­stoff und eine Gasbrenn­wert­therme ist erheb­lich kompakter als konven­tio­nelle Kessel. Auch bei der Abgas­füh­rung ergeben sich durch die nied­rigen Tempe­ra­turen Kosten­vor­teile. Zudem werden moderne Brenn­wert­kessel elek­tro­nisch gesteuert und passen Brenner- als auch Pumpen­leis­tung sehr flexibel an die gerade nötige Heiz­last an. Dies redu­ziert die Taktung des Geräts und die Auskühl­ver­luste in den Pausen zwischen den Betriebs­phasen.

Doch auch hier stellen die genannten Wirkungs­grade stets eine Moment­auf­nahme dar und beziehen sich nur auf das aktu­elle Verhältnis von zuge­führter zu abge­führter Leis­tung. Für die Bewer­tung einer Therme reicht dies jedoch nicht aus, da die Bereit­stel­lungs­wär­me­ver­luste nicht berück­sich­tigt werden. D. h., es werden ledig­lich die Verluste einge­rechnet, die bei laufendem Brenner entstehen — und das nur an einem Betriebs­punkt. Verschieben sich nun die Betriebs­punkte durch geän­derte Nutzung, weiter­ge­hende Sanie­rung etc. stimmt die gesamte Kosten-Nutzen-Rech­nung oft nicht mehr.

Abhilfe schaffen hier skalier­bare Bren­ner­leis­tungen durch hohe Modu­la­ti­ons­breiten der einge­setzten Gasge­bläse. Sie passen sich dem momen­tanen Wärme­be­darf ideal an ohne Einbußen bei der Effi­zienz. Die alte Faust­regel, dass 50 % der maxi­malen Heiz­leis­tung nach DIN 4701 häufig genügt, um 90 % des Heiz­ener­gie­be­darfs abzu­de­cken und man viele Heiz­kessel über­di­men­sio­niert mit entspre­chend hohen Bereit­stel­lungs­ver­lusten, um die rest­li­chen 10 % abzu­de­cken, wird dadurch obsolet.

Moderne Gasge­blä­se­platt­form für Leis­tungen von 0,5 bis 150 kW

Die neuen RadiMix Gasge­bläse von ebm-papst Landshut redu­zieren gerade diese Bereit­stel­lungs­ver­luste durch ihren großen Modu­la­ti­ons­be­reich. Das heißt, die Gebläse können das Gas-Luft­ge­misch in einem weiten Bereich von bis zu 1:15 in der Menge anpassen und das bei immer glei­cher Qualität für eine opti­male, schad­stoff­arme Verbren­nung. Gleich­zeitig redu­ziert die neue RadiMix-Baureihe die bishe­rige Typen­viel­falt der Gasge­bläse um gut 20 % (Bild 2).

Ther­men­her­steller können nun mit nur drei Vari­anten die Leis­tungen von 0,5 bis 80 kW abde­cken, ein viertes Gebläse wird im kommenden Jahr die Lücke bis 150 kW schließen. So bietet das kleinste Gasge­bläse, der VG 71 Heiz­leis­tungen bis 35 kW, der größere Bruder VG 100 leistet bis 50 kW. Für größere Heiz­sys­teme wie in Mehr­fa­mi­li­en­häu­sern eignet sich der VG 108 mit bis zu 80 kW Heiz­leis­tung.

Passend zur varia­blen Heiz­leis­tung wurden auch die Einbau­mög­lich­keiten verbes­sert, z.B. durch eine um 360° dreh­bare Motor­po­si­tion und damit einher­ge­hender, kunden­spe­zi­fi­scher Stecker­po­si­tio­nie­rung. Die Gasge­bläse gibt es in Zukunft auch mit Venturi und Gasventil als optimal abge­stimmtes Komplett­system für beson­ders schad­stoff­arme Verbren­nung (Bild 3).

Bild 3: Viele Platt­form­kom­po­nenten lassen sich zu unter­schied­li­chen Leis­tungs­klassen kombi­nieren. (Quelle: ebm-papst)

Alle Gebläse sind jeweils mit einem neuen Antriebs­motor, speziell ange­passter Aero­dy­namik sowie einer speziell für die Gebläse entwi­ckelten Schwin­gungs­ent­kop­pe­lung gegen Körper­schall ausge­stattet. Die Motoren mit wartungs­freien Kugel­la­gern bieten ein den höheren Leis­tungs­an­for­de­rungen ange­passtes Design für die Luft­ge­misch­för­de­rung, u.a. durch ein Magnet­ma­te­rial mit deut­lich höherer magne­ti­scher Rema­nenz und eine komplett neu konzi­pierte Motor­to­po­logie. Das verbes­sert den Antriebs-Wirkungs­grad je nach Ausfüh­rung um gut 5 %.

Neben der Redu­zie­rung des Luft­schalls wurden die Vibra­tionen (Körper­schall) durch Simu­la­tion und Test mit modernsten Entwick­lungs­tools deut­lich redu­ziert. Je nach Geblä­setyp sank das Betriebs­ge­räusch um über 3 dB(A) gegen­über dem Vorgän­ger­mo­dell. Auch die Elek­tronik wurde grund­le­gend über­ar­beitet und bietet nun optio­nale Busschnitt­stellen, über die sie leicht in digi­tale Systeme einzu­binden ist. Betriebs­zu­stände wie Leis­tung, Service­zu­stand, Tempe­ra­turen, Betriebs­span­nung und andere in den Steue­rungen der Gebläse verar­bei­teten Daten lassen sich über geplante BUS-Schnitt­stellen (ebm-papst verfolgt den Ansatz das LIN-Bus-Proto­koll zu verwenden) abrufen.

So ist die Einbin­dung des Gebläses in die Ther­men­steue­rung leicht umzu­setzen, aber auch eine vorbeu­gende Wartung oder Fern­dia­gnose ist in naher Zukunft reali­sierbar. Durch den Einsatz eines bereits bei anderen Produkten bewährten Kühl­kon­zeptes liegt die Elek­tronik zudem im Kühl­luft­strom, was deren Zuver­läs­sig­keit und Lebens­dauer erhöht. Eine fest mit dem Gehäuse verbun­dene, robuste Motor­schutz­kappe umschließt alle Antriebs­kom­po­nenten.

 

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