Den Wirkungsgrad optimieren

Im Bereich der Holzfeuerungen gibt es eine Reihe neuer Entwicklungen, die in ihrer Summe zu einer deutlichen Reduktion des Brennstoffverbrauchs führen können.

Bei einem modernen Kessel liegen die Abgastemperaturen bei Nennlast und gereinigtem Zustand bei ca. 170 °C. In der Praxis

lässt man eine gewisse Ver-

schmutzung zu mit einem Ansteigen der Abgastemperaturen bei Nennlast auf max. 200 °C.

Alte Feuerungen fahren im Ein/Aus-Betrieb und somit bei Leistungsanforderung immer auf Nennlast. Maximale Abgastemperaturen von 300 °C sind keine Seltenheit.

Moderne Feuerungen sind modulierend geregelt. Dadurch liegt die durchschnittliche Abgastemperatur bei ca. 150 °C und die maximale Abgastemperatur wird automatisch begrenzt (max. 200 °C). Bei verschmutztem Kessel gibt dies nur eine Verminderung der Nennleistung, nicht aber eine Verlusterhöhung im Nennlastbetrieb. Eine weitere Senkung der Abgastemperatur ist wegen der Gefahr der Kaminversottung nicht mehr zulässig.

Für einen vollkommenen Ausbrand ist ein Überschuss an Luft erforderlich. Um hohe Emissionen von Schadstoffen sicher zu vermeiden, werden alte Feuerungen mit hohem Luftüberschuss gefahren (Restsauerstoff O2 12% bis 16%).

Moderne Feuerungen überwachen und regeln den Luftüberschuss mittels einer Lambdasonde und erreichen den vollkommenen Ausbrand mit wesentlich kleinerem Luftüberschuss (O2 8%).

Nur eine genau umgesetzte Restsauerstoffregelung lässt tiefe Emissionswerte mit wenig Luft-überschuss zu (siehe auch „Lambdasonde“).

In der Tabelle findet man links oben die Werte moderner Holzfeuerungen, rechts unten die Werte alter Holzfeuerungen.

Daraus wird ersichtlich, dass die Abgasverluste bei alten Feuerungen 20 bis 30% betragen können. In modernen Feuerungen hingegen wurden diese Verluste auf 8 bis 10 Prozent der abgegebenen Leistung reduziert.

Ein weiterer Vorteil von geringem Luftüberschuss sind die damit verbundenen geringeren Staubemissionen durch Reduktion des Massenstromes (verringerter Mittrageeffekt).

Kesseltechnik mit geringem Luftüberschuss: Mit der beschriebenen Reduktion des Luft-überschusses würde ohne Gegenmaßnahmen die Feuerung mit trockenen Holzabfällen zu heiß (Temperaturanstieg von ca. 900 °C auf 1300 °C).

Vorzeitiger Verschleiß der feuerfesten Materialien und höhere Stickoxide wären die Folge. Gegenmaßnahmen: Kühlung durch kontrollierte Wärmeabgabe im Flammrohr oder Kühlung durch Beimischen von Abgasen (Rezirkulation). Letzteres erfordert zusätzlichen, apparativen und regeltechnischen Aufwand und verteuert die Kesselanlage.

Lamdasondenregelung: Die Lambdasonde erfasst den Partialdruck des Restsauerstoffes im Abgas. Für eine optimale Regelung ist eine genaue Erfassung und Umsetzung erforderlich. Regelungen, die dies beherrschen, bringen den Restsauerstoffwert über den gesamten Bereich (4 bis 20 %) zur Anzeige. Die Abweichung gegenüber amtlichen Messgeräten soll nicht mehr als ± 1 % sein. Da sich die Sondencharakteristik durch Alterung im Laufe der Zeit leicht verschieben kann, soll die Sonde jährlich einmal gereinigt werden. Damit ist eine lange Lebensdauer der Sonde erreicht. Bei modernen Regelungen kann dies der Betreiber per Knopfdruck im kalten Zustand selbst durchführen.

In den letzten Jahren wurden die Verluste über die Kesseloberfläche durch bessere Kesselisolierungen von ca. 6 auf ca. 3 Prozent reduziert. Eine weitere Reduktion wesentlich unter 3 Prozent rechtfertigt den dazu notwendigen Aufwand aber nicht. Die Wärmeabgabe an den Heizraum ist ja auch nicht zur Gänze als Verlust zu bezeichnen.

Moderne Feuerungen verfügen über eine modulierende Leistungsregelung zwischen 20 und 100 Prozent der Nennleistung des Kessels.

Dies bedeutet nichts anderes, als eine stufenlose Anpassung der Brennstoff- und Luftzufuhr, um genau jene Leistung zu produzieren, die von den Wärmeverbrauchern im Moment verlangt wird.

Bis Anfang der 90er Jahre war die Ein/Aus-Regelung, die die Feuerung zwischen Volllastbetrieb und Gluterhaltebetrieb regelt, mit fixen Einstellungen für die Material- und Luftzufuhr, Stand der Technik. Dieser Betrieb gibt durch intervallmäßiges Hochfahren der Feuerung mit nachfolgendem Stopp große Verluste. In ungünstigen Fällen und Betriebszuständen bis zu 50 Prozent der genutzten Wärme.

Bezüglich der Möglichkeit, Brenn-material einzusparen, ist der unterste Leistungsbereich über die gesamte Heizperiode von großer Bedeutung.

Stillstandsoptimierung: Moderne Holzfeuerungen verriegeln im Stillstand mittels motorischer Klappen die Luftzufuhr und die

Wärme kann nicht entweichen.

Automatische Zündung: Moderne Holzfeuerungen zünden bei Leistungsbedarf nach langen Stillstandzeiten automatisch. Damit kann auf die zwangsweise Abfuhr der Wärme in der bei älteren Anlagen notwendigen Feuerhaltung verzichtet werden.

Wärmespeicher: Mit Installation eines Wärmespeichers in Kombination einer automatischen Zündung kann sogar die Warmwasserbereitung im Sommer problemlos erfolgen. Ein weiterer Vorteil des Wärmespeichers ist die Abdeckung kurzfristiger Spitzen (z. B. Farbnebelabsaugung) im Winterbetrieb. Dies lässt zum Teil eine kleinere Dimensionierung des Kessels zu. Hersteller moderner Holzfeuerungen verfügen über entsprechende Anlagenkonzepte mit allem dazu erforderlichen Zubehör.

Modernste automatische Holzfeuerungen kommen heute auf einen Jahresnutzungsgrad von bis zu 80 Prozent. Einblasfeuerungen mit Ein/Aus-Betrieb, wie sie bis Anfang der 80er Jahre gebaut wurden, haben Jahresnutzungsgrade von 30, im besten Fall bis 50 Prozent.

Unterschubfeuerungen mit Ein/ Aus-Betrieb, wie sie seit Mitte der 80iger Jahre (und zum Teil heute noch) gebaut wurden, kommen auf Jahresnutzungsgrade zwischen 40 und 60 Prozent. Das Haupteinsparpotenzial liegt in der Reduktion des Luftüberschusses und der Optimierung durch eine modulierende Regelung. Brennstoffeinsparungen von 25, in Sonderfällen über 50 Prozent, sind durch modernste Feuerungs- und Kesseltechnik möglich.

Siegfried Köb,

Geschäftsführer der Köb & Schäfer KG,

A-6922 Wolfurt