Um die Kondensationstemperatur und damit den Brennwertnutzen möglichst hoch zu halten, sollte die Verbrennung mit einem möglichst niedrigen Lambdawert stattfinden. Die hohe Effizienz der Brennwerttechnik wird nur dann erreicht, wenn über lange Betriebszeiten die Rücklauftemperatur weit unter der Taupunkttemperatur des Abgases liegt. Generell gilt: Vor Tausch des Heizkessels ist die Hydraulik zu optimieren. Unabdingbar ist dabei der hydraulische Abgleich. In der Planung sollte insbesondere das Zusammenspiel zwischen Gas-Brennwertgeräte und Abgasanlage geprüft werden. Hersteller mit systemzertifzierten Anlagen sind zu bevorzugen. Raumluftabhängig oder raumluftunabhängig? Die Antwort auf diese Frage induziert verschiedene Vorgehensweisen – bis hin zur Frage der Lagerung von Waschpulver im Heizraum. Weil das Kondensat aus Gas-Brennwertanlagen einen leicht sauren pH-Wert hat, dürfen bei der Ableitung weder Kupferrohr noch Betonwerkstoffe eingesetzt werden. In der Installation ist insbesondere ein „Wartungs-Freiraum“ um das Gas-Brennwertgerät zu beachten, damit später alle Bauteile sicher und einfach erreicht werden können. Christmann: „Grundsätzlich empfehlen wir bei jeder Installation die Abarbeitung von Checklisten, die wir für jedes Heizgerät zur Verfügung stellen.“ Am häufigsten nicht beachtet wird bei der Installation von Gas-Brennwertgeräten die verpflichtende Aufbereitung des Heizungswassers nach VDI 2035. Christmann: „Viele Endkunden verstellen die Heizkurve ohne Rücksprache mit dem Fachhandwerker. Deswegen sollte bei de Inbetriebnahme darüber informiert werden, dass es sich bei der Heizkurve nicht um eine Komfort-, sondern eine systemrelevante Einstellung handelt.“ Automatische Teillastanpassung oder Heizkurvenanpassung – aktuelle Gerätegenerationen erleichtern die Inbetriebnahme und gewährleisten eine dauerhafte Effizienzoptimierung. Bei der Wartung reicht eine rein optische Kontrolle nicht aus. Reinigung, Wechsel von Verschleissteilen und Überprüfung der Sicherheitseinrichtungen sowie am besten eine Dokumentation im Anlagenbuch zählen zum perfekten Rundum-Service. Die Gas-Brennwerttechnik ist und bleibt eines der wichtigsten Standbeine in der Wärmeversorgung deutscher Haushalte. In der Regel wird sie mittlerweile im Neubau durch Solarthermie ergänzt und die Effizienz des Gesamtsystems so nochmals nachhaltig gesteigert. Aber gerade weil Gas weiterhin der bedeutendste Energieträger in der Heiztechnik bleiben wird, muss es das Ziel sein, ihn so effizient wie möglich einzusetzen. Dafür ist die Gas-Brennwerttechnik mit einem Normnutzungsgrad von 99 % (Hs) eine bewährte, ausgereifte Technologie. Sie erzielt durch die Nutzung der Wärmeenergie aus der Kondensation des im Abgas enthaltenen Wasserdampfes einen Mehrwert gegenüber herkömmlicher Heizwerttechnik.
Die Planungsphase:
Um genau diesen Effekt erzielen zu können, ist es wichtig, sich das Prinzip des Gas-Brennwerteffektes vor Augen zu führen. Bei der Verbrennung von Erdgas entsteht Wasserdampf durch den im Brennstoff enthaltenen Wasserstoff. Die Abgase werden durch niedrige Kesselrücklauftemperaturen und die Konstruktion des Wärmeerzeugers soweit abgekühlt, dass der Wasserdampf kondensiert und die darin enthaltene Wärme auf das Heizmedium übertragen wird. Bei der Brennwerttechnik ergibt sich dadurch im Vergleich zu Niedertemperaturgeräten ein höherer Normnutzungsgrad von bis zu 15 %. Dieser zusätzliche Energiegewinn resultiert zu ungefähr gleichen Teilen aus der Kondensation der Abgase (latente Wärme durch Brennwertnutzung) und aus den tieferen Abgastemperaturen.
Um diese Kondensation zu ermöglichen, müssen die Abgase unter die Taupunkttemperatur abgekühlt werden. Dementsprechend muss die Rücklauftemperatur im Heizsystem unter der Taupunkttemperatur liegen, um den Energiegewinn durch Kondensation der Abgase – also den Brennwertnutzen – zu erreichen. Entscheidenden Einfluss dabei hat der Lambdawert. Die Luftzahl Lambda ist eine Kennzahl aus der Verbrennungslehre, die das Gewichtsverhältnis aus Luft und Brennstoff in einem Verbrennungsprozess angibt. Daraus lassen sich beispielsweise Rückschlüsse auf den Wirkungsgrad der Verbrennung ziehen.
Während beim herkömmlichen Heizwertkessel eine Kondenswasserbildung wegen der Korrosionsgefahr im Wärmeerzeuger oder der Kaminversottung vollständig unterbunden werden soll, wird für die Brennwertnutzung genau das Gegenteil angestrebt. Um die Kondensationstemperatur möglichst hoch zu halten, soll die Verbrennung immer mit einem möglichst niedrigem Lambdawert stattfinden.
„Weil die hohe Effizienz der Brennwerttechnik nur dann erreicht werden kann, wenn über lange Betriebszeiten die Rücklauftemperatur des Heizungswassers entsprechend weit unter der Taupunkttemperatur des Abgases liegt, ist es wichtig bereits in der Planungsphase eines neuen Brennwertgerätes die aktuellen Vor- und Rücklauftemperaturen der Heizanlage zu kontrollieren“, erläutert dazu Andreas Christmann, Leiter Produkt und Dienstleistungen bei Vaillant Deutschland. „Natürlich kann eine Brennwertheizung grundsätzlich in allen Objekten eingesetzt werden. Die maximale Effizienz wird aber bei einer möglichst tiefen Rücklauftemperatur erreicht.“
Deswegen sollte in der Planungsphase insbesondere die Hydraulik der bestehenden Heizanlage aufgenommen und beurteilt werden. Unabdingbar ist dabei der hydraulische Abgleich. „Alleine hierdurch sind gerade im Baubestand oft überzeugende Komfort- und Effizienz-Verbesserungen realisierbar – nicht nur durch eine Verringerung des Energieaufwands für die Pumpen, sondern auch für das Delta-t des Heizkreislaufs“, erläutert Christmann weiter. „Gerade im Baubestand ist es beim Tausch des Wärmeerzeugers immer möglich die Hydraulik der Heizanlage zu optimieren und so den Brennwertnutzen zu maximieren. Gleichzeitig sollten dann die bestehenden Pumpen geprüft und ggf. gegen Hocheffizienzpumpen getauscht werden.“
Zu den hydraulischen Anpassungen zählen auch die Heizungswasser-Ausdehnungsgefäße, die auf die Anlage optimiert werden müssen. Gerade im Zuge der Modernisierung einer Heizanlage sollte hier entsprechend berechnet werden, ob die Ausdehnungsgefäße des Gesamtsystems seinen Erfordernissen entsprechen.
Ein weiterer wichtiger Punkt in der Planung eines neuen Gas-Brennwertsystems ist das Zusammenspiel mit dem Abgassystem. Hier sind in jedem Fall Hersteller zu bevorzugen, die systemzertifizierte Abgasanlagen anbieten. So können in der Kombination von Wärmeerzeuger und Abgasanlage keine Probleme entstehen. „Durch die Systemzertifizierung wissen wir im Vorfeld genau, wie lang die Rohrleitungen sind oder welche Materialien verwendet werden. Dadurch sind die Abgassysteme von der planungstechnischen Seite her immer richtig dimensioniert“, beschreibt Christmann das Vorgehen des Remscheider Herstellers. „Probleme könnten dann ausschließlich in der Installation entstehen.“
Genau geprüft werden sollte auch in der Planungsphase, ob das bestehende Heizgerät raumluftabhängig oder –unabhängig betrieben wurde. Bei raumluftunabhängiger Betriebsweise des neuen Gas-Brennwertgerätes muss die von außen zugeführte Verbrennungsluft entsprechende Kriterien hinsichtlich ihrer Sauberkeit erfüllen. Wird das Gas-Brennwertgerät dagegen raumluftabhängig betrieben, muss der Heizraum entsprechend dimensioniert sein, um genügend Verbrennungsluft dauerhaft zur Verfügung zu stellen. Außerdem sollte dann von vorneherein kontrolliert werden, ob im Heizraum Chemikalien gelagert oder verwendet werden. Durch die kompakten Abmessungen und die hohen Effizienzgrade moderner Gas-Brennwertgeräte leidet grundsätzlich jedes Gerät darunter, wenn die angesaugte Luft beispielsweise permanent Spuren von Waschpulverzusätzen, Lacke oder Stäube enthält. Außerdem muss geprüft werden, ob eine Nebenfeuerstelle im Gebäude, wie z. B. oft ein Kaminofen mit einem weiteren Abgaszug über den gleichen Schornstein geführt wird. So könnten Gas-Brennwertgeräte bei raumluftunabhängiger Betriebsweise die Verbrennungsluft aus den Abgasen des Kaminofens ziehen. Erhebliche Verschmutzungen und Fehlfunktionen des Wärmeerzeugers wären so vorprogrammiert.
Abschließend muss darauf geachtet werden, dass bei einer Gas-Brennwertanlage Kondensat anfällt, das abgeführt werden muss. Hierfür ist zum einen – anders als beim oft vorab installierten Heizwertgerät – ein entsprechender Abfluss erforderlich. Weil das Kondensat aus Gas-Brennwertgeräten einen leicht sauren pH-Wert hat, dürfen bei der Ableitung weder Kupferrohr noch Betonwerkstoffe eingesetzt werden. Wird das Kondensat einfach ohne Prüfung in einen bestehenden Bodenablauf geleitet, besteht immer die Gefahr, dass die Materialien auf Dauer beschädigt werden können. Eine Neutralisation des Kondensates hin zu einem neutralen pH-Wert ist bei Gas-Brennwertanlagen gem. ATV-DVWK-A 251 erst ab einer Leistung von 200 kW erforderlich.
Die Installation:
Von der Planungs- übergehend zur Installationsphase ist am Aufstellort insbesondere der Wartungs-Freiraum um das Gas-Brennwertgerät zu beachten. Alle Bauteile müssen einfach und sicher erreicht werden, um die künftige Wartung gewährleisten zu können. „Unsere Fachhandwerkspartner sind hier entsprechend geschult und können schnell beurteilen, welche Installationsräume erforderlich sind“, verweist Christmann auf die Notwendigkeit zu Trainings auf die Heizgeräte. „Gerade bei neuen Heizgeräten oder bestehenden Einbausituationen, die im Baubestand nur wenig Raum an der bislang belegten Fläche aufweisen, ist es jedoch wichtig, im Zweifelsfall auch eine andere Position für das neue Heizgerät zu suchen und umzusetzen – auch wenn dafür die entsprechenden Anschlüsse an das Wärmeverteilnetz verlegt werden müssen.“
Bei der eigentlichen Installation kommt es insbesondere auf die richtigen Rohrmaterialien und Dichtungswerkstoffe an. Sind die richtigen hydraulischen Bauteile ausgewählt und eingesetzt worden? Sind die Funktionalitäten des Reglers mit seinen Möglichkeiten verinnerlicht? „Grundsätzlich empfehlen wir bei jeder Installation die Abarbeitung von Checklisten, die wir für jedes unserer Heizgeräte unseren Fachhandwerkspartnern zur Verfügung stellen“, so Christmann.
Zu den am häufigsten nicht beachteten Erfordernissen bei der Installation einer Gas-Brennwertanlage zählt die nach VDI 2035 verpflichtende Aufbereitung des Heizungswassers. Gerade für die modernen und hocheffizienten Heizgeräte ist es sehr wichtig, die VDI 2035 und die Herstelleranforderungen an die Wasserqualität zu beachten. „Früher sind bei fehlender Heizungswasser-Stabilisierung Kessel korrodiert oder Dichtungsmaterialien in der Heizanlage auf Dauer in Mitleidenschaft gezogen worden“, berichtet Christmann. „Heute schafft die VDI 2035 einen klaren Rahmen. Dazu gewährleistet ein entsprechend aufbereitetes Heizungswasser über geringere Systemablagerungen auch eine gleichbleibend hohe Effizienz des Gesamtsystems.“
Darüber hinaus sind es insbesondere Verdrahtungsfehler und die falsche Positionierung von Fühlern, die bei der Installation von Gas-Brennwertgeräten entstehen können. Dabei werden Fühler z. B. in der falsche Tauchhülse montiert. Dies verursacht bei der Inbetriebnahme zwar noch keinen Fehler, fällt aber später durch Fehlfunktionen im System oder eine Unterversorgung mit Wärme oder Warmwasser auf. „Natürlich sind hier auch wir als Hersteller in der Pflicht. Deswegen statten wir unsere Geräte seit Langem an allen Stellen, wo dies möglich ist, mit nicht verwechselbaren Steckverbindungen aus oder kennzeichnen sie farblich. Unabdingbar ist aus unserer Sicht aber wie bereits erwähnt das Abarbeiten einer einfachen Checkliste“, empfiehlt Christmann. „Auch der geübteste Fachhandwerker kann bei einer Installation unter Zeitdruck etwas übersehen oder vergessen. Eine Checkliste hilft dann, auch derartige Fehler schnell zu entdecken. Im Betriebszustand müssen sie dagegen oft langwierig diagnostiziert und gesucht werden.“
Inbetriebnahme
Bei der Inbetriebnahme spielt insbesondere die richtige Reihenfolge der entsprechenden Vorgänge und Bedienungen eine wesentliche Rolle. Auch hier legen alle namhaften Hersteller entsprechende Checklisten vor, die beachtet werden sollten. Vielfach führt auch die Regelung selber im Klartext durch den Inbetriebnahmevorgang. Geprüft werden sollte vor allen Dingen nochmals, ob das Brennwertgerät fachgerecht an die richtige Luft-/Abgasführung angeschlossen wurde.
Zu den Parametern, die der ausführende Fachhandwerker bei der Inbetriebnahme durchführen muss, zählt auch die Einstellung der auf das Objekt abgestimmten Heizkurve. Hier sollte der Endkunde unbedingt darüber informiert werden, dass diese Einstellung nur nach Rücksprache mit dem Fachhandwerker verändert werden darf. „Vielfach gehen Endkunden davon aus, dass die Heizkurve eine Komforteinstellung ist, mit der sich die Temperatur der Heizung im Gebäude generell verändern lässt“, beschreibt Christmann. „Der Trugschluss dabei heißt: Wenn es zu kalt im Gebäude ist, stelle ich die Heizkurve höher ein. Dem Endkunden ist dabei nicht bewusst, dass sich hierdurch die komplette Struktur des Gesamtsystems verändert und es so letztendlich zu einer ineffizienten Betriebsweise kommen kann.“ Insofern sollte bei der Inbetriebnahme der Endkunde durch den Fachhandwerker genau darüber informiert werden, welche Einstellungen er selber vornehmen kann, wenn die Vorlauftemperaturen im Gebäude nicht den gewohnten Wärmekomfort ergeben. Gleichzeitig sollte der Endkunde Tipps zu einem effizienten Betrieb seiner neuen Heizanlage bekommen, und wie sich ggf. Heizkosten am einfachsten einsparen lassen.
Aktuellste Gerätegenerationen bieten hier intelligenten Komfort wie eine automatische Teillastanpassung oder die automatische Heizkurvenanpassung. Dadurch wird die Inbetriebnahme für den Fachhandwerker nicht nur einfacher, sondern gleichzeitig überzeugt diese Produktintelligenz mit einer nachhaltigen und nutzungsabhängigen, dauerhaften Effizienzoptimierung.
Wartung
Alle Heizgeräte, die einen Brennstoff verbrauchen und damit Medien wie Gas und Luft aufnehmen verschmutzen im Laufe einer Heizperiode. Deswegen sollte jeder ausführende Fachhandwerker zur Übergabe der Heizanlage an den Endkunden einen Wartungsvertrag für die neue Heizanlage empfehlen. Im Zuge der Wartung sollte dann nicht nur eine rein optische Kontrolle durchgeführt werden, sondern das Brennwertgerät gereinigt und Verschleißteile gewechselt werden. Insbesondere die Sicherheitseinrichtungen sind dabei ebenfalls zu überprüfen. Selbstverständlich sollte auch die Abgaszusammensetzung gemessen und das Gas-Brennwertgerät ggf. wieder entsprechend eingestellt werden. Abgerundet wird die Wartung der Heizanlage mit der Kontrolle des Heizungswassers, einer bedarfsweise fachgerechten Nachspeisung und Dokumentation im Anlagenbuch. Nur so lassen sich eine langfristige hohe Effizienz und ein störungsfreier Betrieb gewährleisten. „Eine entsprechende Wartung dauert mindestens eine Stunde und hat natürlich auch ihren Preis für den Endkunden, dient aber letztendlich dem einwandfreien und wirtschaftlichen Betrieb der Heizanlage“, erläutert Christmann abschließend.
Fazit:
Gas-Brennwertgeräte bilden für das SHK-Fachhandwerk ein stabiles und sicheres Geschäftsfeld – besonders auch im Tausch von veralteter, ineffizienter Heizwerttechnik. In der Planung, Installation, Inbetriebnahme und Wartung sind jedoch zahlreiche Aspekte für den langfristig sicheren Betrieb der Wärmeerzeuger zu beachten. Die Hersteller stellen hierzu Checklisten, Apps oder weitere Materialien zur Verfügung, damit alle wesentlichen Punkte beachtet werden. Diese sollten auch von erfahrenen Fachhandwerkern immer wieder als wichtige Grundlage für Planung, Installation, Inbetriebnahme und Wartung eingesetzt werden. Darüber hinaus sollten die zahlreichen Trainingsprogramme der Hersteller genutzt werden.
Fachautor: Martin Schellhorn, Geschäftsführer
Die Agentur - Kommunikations-Management Schellhorn GmbH