Versch. Diskussionen werden darüber geführt, daß kürzeste Taktzeiten (Ein-Aus-Schaltungen)des Brenners unerwünscht sind und das ist richtig.
Meist werden die Brenner mit 100W/m² zu beheizender Fläche ausgelegt. Dies ist eine Faustregel und ein genaues Nachrechnen ergibt meist, daß man damit in etwa richtig liegt.
Das Problem liegt in der Regel darin, daß die
Heizleistung des Kessels für -15°C plus Warmwasserbedarf auszulegen ist und damit ist auch ein richtig berechneter Brenner für die meiste Zeit zu groß ausgelegt, selbst bei modulierendem Betrieb.
Im übrigen interessiert den Kunden nur der Öl-/Gasverbrauch und nicht, ob er ein
Brennwertgerät hat, das mit >105% Wirkungsgrad laufen könnte.
Jeder Brenner (Öl-/Gas-) ist für eine bestimmte Leistung im Verbrauch /
Abgas optimierbar.
Es soll Hersteller geben, die diese Leistung zumindest nach Anfrage angeben.
Definition: Taktzeit = Ein- + Aus-Zeit
Bei Taktzeiten bis zu 20 Minuten sind die Anfahrverluste nicht vernachlässigbar.
Wie misst man den echten Wirkungsgrad, die Anfahrverluste ?
Zunächst etwas sarkastisches Kabarett:
106% Wirkungsgrad bedeutet z.B., daß ich 1 Liter Öl zum Brenner schicke und über den Rücklauf 1,06 Liter zurückbekomme; diesen Überschuß kann ich meinem Nachbarn oder anderen verkaufen.
Das funktioniert auch mit Gas-Brennwertgeräten.
Daß hier das perpetuum mobile der ersten Art erfunden wurde, ist evident und da wir es mit
Wärme zu tun haben, auch das perpetuum mobile der zweiten Art (siehe Entropie-
Gesetze).
So müsste eigentlich auch der mündige Kunde über das denken, was ihm Heizungsbauer und
Schornsteinfeger erzählen.
Das wird auch noch mit einem microcomputerisierten Abgasanalysenmessgerät geprüft und bestätigt.
Jetzt ernsthaft:
mit einfachen Konstanten, Geräten und bürgerlichem Rechnen ist dem tatsächlichen Wirkungsgrad und den Anfahrlusten auf die Spur zu kommen und auch eine Lösung zu finden, wie optimiert werden könnte.
Physikalische Konstanten:
Die spezifische Wärmekapazität
ist 1,16 Wh/kg K für reines
Wasser ist 1,03 Wh/kg K für Wasser mit 40% Glykolzusatz
ist für überschlägiges Rechnen 1 Wh/kg K
1 Liter Wasser hat bei 4°C die Masse von 1 kg
und bei 100 °C etwa 4% weniger.
Jetzt der Lösungsansatz anhand eines Rechenbeispieles:
Ein 1000 l-
Pufferspeicher benötigt zur
Temperaturerhöhung um 10 K überschlägig 10 kWh.
Ein 20-kW-Brenner benötigt dafür mindestens 0,6 h; 0,5 h + Anfahr-/Leitungsverluste usw.
Die EIN-Zeit ist damit >36 Minuten.
Die Auszeit wird durch den Verbrauch (Heizung, Warmwasser) bestimmt.
Die Takzeit liegt damit im schlechtesten Fall bei über 60 Minuten.
Der Lösungsansatz:
Hysterese >= 10 K; Pufferspeicher;
verlustarme Übertragung der Wärme vom Kessel in einen Puffer (optimale
Pumpe usw.)
Messen des realen Wirkungsgrades eines Gas-Brenners:
Meßgeräte: Gaszähler, Uhr, Thermometer
Annahme (Beispiel): Speicher mit 100l mit 40 °C.
Meßvorgang:
- Brenner AUS; Heizkreislauf und Warmwasserentnahme absperren.
- Gaszähler ablesen
- Sicherstellen, daß nach "Brenner EIN" der Speicher geladen wird.
- Brenner EIN und Uhr (Zeit) ablesen
- Auf Speichertemperatur achten und nach Erreichen von (z.B.) 60 °C Brenner AUS, Uhr ablesen, Gaszähler ablesen.
Ergebnis: 100 l Wasser um 20 K erwärmen sind : 20 x 100 x 1,16 = 2,32 kWh.
Die reingesteckte Gasmenge x
Heizwert ergibt den Divisor für den Dividenden 2,32 kWh und das Ergebnis ist der reale Wirkungsgrad.
Beispiel: 0,3m³ Gas x 11 kWh/m³ = 3,3 kWh
Wirkungsgrad eta = 2,32/3,3 = 70,3%.
Messen der Anfahrverluste:
Vorgehensweise wie zuvor, aber jetzt manuell takten; z.B. 1 min EIN, 5 min AUS und wie oben Arbeit in kWh und den Wirkungsgrad bestimmen.
Auf den ersten Anchein sind die Ergebnisse objektiv, tatsächlich aber in weitem Umfang manipulierbar:
- der Heizwert von
Erdgas liegt zwischen 8,4 und 13 kWh/m³
- der Aufheizbereich 40 auf 60°C ist praxisnah; das Aufheizen von 20 auf 40 oder von 70 auf 90 °C ergibt andere Werte
- Leistung und Wirkungsgrad beziehen sich auf den Brenner im Zusammenwirken mit dem Speicher
- Ladepumpe, Stromverbrauch der Ladepumpe, die Temperaturspreizung Brenner zu Speicher usw. sind weitere Faktoren
- ist die Temperatur im Speicher homogen verteilt ?
u.a.
Anlagenspezifisch erhalte ich jedoch Ergebnisse, die brauchbarer sind, als Angaben aus Werbe-/Verkaufsprospekten.
Ein
Ölbrenner kann auf die gleiche Art gemessen werden, aber ein Durchflussmengenmesser für Öl ist erforderlich.
Zähler für Strom, Wasser, Gas sind immer installiert;
Ölzähler sehr selten.
Wenn bei der
Instandsetzung/Wartung/Erneuerung einer Heizungsanlage die o.g. Messung VORHER_NACHHER erfolgt, dann kann eine Vorhersage für die künftige Einsparung dem Kunden in Aussicht gestellt werden.
NICHT als
Garantie, da Verbrauchsverhalten,
Energiepreis, Wetter u.v.a. nicht vom Handwerker vorhersehbar ist.
Zum Nachdenken:
Heizöl hat ca. 12 kWh/kg; 1 kg sind ca. 1,2 l und somit ca. 10 kWh/l
1 gph = 3,785 l/h
Öldüse nach
DIN EN 293 bei 10 bar hat einen Nenndurchsatz von 1 kg/h = 0,32 gph
Eine Düse 0,65 gph = 2,67 kg/h bei 10 bar entspricht
etwa 30 kW Leistung.
Sprüh-Charakteristik, - Winkel, -Muster (auch Zerstäubungs-... genannt) sind fabrikatbezogen noch zusätzlich zu betrachten.
Soweit etwas oberflächlich, wie mit Messen, Rechnen, Pufferspeicher eine Heizungs-/Warmwasseranlage brauchbarer gemacht werden kann.
Und wenn dann die Heizung optimal ist und das Haus schön wärmegedämmt wurde, wird per Lüftung die ganze Wärme wieder weggepustet oder das Haus verschimmelt von innen nach außen.
Eine Lüftung mit Wärmerückgewinnung kostet Geld (Investition) und kostet
Wohnfläche ebenso wie ein vernünftiger Pufferspeicher.
Heizungsbauer, die technologisch und oekologisch anbieten, unterliegen preislich im Wettbewerb und erhalten nur selten einen Auftrag.
Eine bedarfsgerechte, verbrauchsoptimierte Heizung mit Warmwasser liegt über 15.000 auf der nach oben offenen EURO-Skala.
Ein Pkw kostet meistens noch mehr und es wird eher ein Haufen Geld in Alufelgen und Metalliclack gesteckt, als in gleich teures Equipment für eine Heizung mit meist über 25 Jahren Lebensdauer.
Das Auto sehen die Nachbarn, die Heizung steht irgendwo mitten im Gerümpel im Keller...
einer Diskussion sehe ich gerne entgegen
mfg udo rostek