Optimierung von Kleinheizungsanlagen/ Wärmeverluste anstelle der Erzeugung von Nutzwärme

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Tabelle Wärmeverluste anstelle der Erzeugung von Nutzwärme[Bearbeiten]

Von 100 % im Brennstoff chemisch gebundener Energie, die zu Nutzwärme umgesetzt werden soll, geht ein Teil der Energie verloren für:

Wärmeverluste bei Kleinheizungsanlagen
Input = Brennstoff und Verbrennungsluft, Output = Abgas (mit Kondensat und Flugasche) und Asche mit Schlacke
Energie-Teilstrom
(Verlustquelle)
quantifizierbare Menge Gegenmaßnahme

Verluste anstelle der Erzeugung von Nutzwärme
 



die Verdampfungswärme aller bereits vorhandenen oder bei der Verbrennung entstehenden Stoffe, also die Wärmemenge, die notwendig ist, um diese Stoffe zu verdampfen
für alle ausgasenden und bei unvollständiger Verbrennung nicht oxidierten Bestandteile des Brennstoffs (beispielsweise Ätherische Öle, Terpene aus Holz bzw. Harz, Holzteer), Teer bzw. Pech, unverbranntes Heizöl Teilkondensation im Wärmetauscher, weitgehende Kondensation in Brennwertkesseln oder extra Abgaswärmetauschern
für die Verdampfung der (aus der Reaktion von Wasserstoffatomen aus dem Brennstoff mit Luftsauerstoff oder gebundenem Sauerstoff) gebildeten Wassermoleküle ########## kWh pro kg Gas
########## kWh pro kg kg Heizöl
########## kWh pro kg trockenem Holz

Menge

weitgehende Kondensation in Brennwertkesseln oder extra Abgaswärmetauschern
für die Umsetzung von Wasser aus der Brennstoff-Feuchte zu Wasserdampf („Brennstofftrocknung innerhalb des Heizkessels“) abhängig vom Wassergehalt des Brennstoffs
0,628 kWh pro kg Wasser
weitgehende Kondensation in Brennwertkesseln oder extra Abgaswärmetauschern
für die Verdunstung von Feuchtigkeit im Heizraum, wozu der Heizraumluft (der Brenner-Zuluft) Wärme entzogen wird, bei Wäschetrocknung im Heizkeller oder bei der Trocknung von feuchten Außenmauern Waschmaschine mit höheren Schleudertouren, Wäschetrocknung im Freien, Bauwerksabdichtung der Außenmauer, weitgehende Kondensation in Brennwertkesseln oder extra Abgaswärmetauschern
Abkühlung von Erdgas und Flüssiggas bei der Druckentspannung Die Druckminderung bei einem unter Druck stehenden Gas ist mit Abkühlung verbunden, die Aufwärmung erfordert Wärmeenergie, die dem System entzogen wird die Erdgasvorwärmung erfolgt bei der Verbrennung
die Reaktionsenthalpie von allen endotherm (unter Energieaufnahme) neu gebildeten Stoffen nach einer wärmeliefernden exothermen (Energie abgebenden) Verbrennung, also die Energiemenge, die nötig ist, um die Bindungsenergien für die neuen Moleküle zur Verfügung zu stellen Umsetzung von Luftstickstoff mit Luftsauerstoff zu Stickoxiden bei langer Verweildauer im Brennraum und im Bereich von
etwa 700° C bis etwa 1.400° C (temperaturabhängige Gleichgewichtsreaktion)
Verwendung von Blaubrennern, Rauchgas-Rückführung am Brenner oder am Kessel[Fachliteratur 1],Reduzierung der Brenntemperatur mithilfe von katalytisch wirkenden Brennern beispielsweise Porenbrennern
für neu gebildete Verbindungen bei unvollständiger Verbrennung oder Rekombination (beispielsweise Ruß, Holzteer- oder Teerprodukte), Dioxine, Wasserstoff (bei der Rußbildung); einschließlich der Bindungsenergie
für Radikale
meist Verbrennung mit Luftüberschuß
Bildung von Kohlenstoffmonoxid bei Verbrennung unter Sauerstoffmangel, bei Holzheizungen bei Luftabschluß[Fachliteratur 2], bei Brennern vor allem in der Startphase[aus der Praxis 1] Standardbildungsenthalpie = -110,5 kJ/mol [Fachliteratur 3]
########## 10,1 MJ/kg [Fachliteratur 4]
weitgehend stöchiometrische Verbrennung oder Verbrennung mit Luftüberschuß; kein Gegenzug durch sonstige Ventilatoren (Kontrollierte Wohnraumlüftung, Dunstabzugshauben, Staubsauganlagen)
bei der Bildung von Schlacke aus Asche im Verbrennungsrückstand fester Brennstoffe wie Steinkohle, Koks, Braunkohle, abhängig von der Brenntemperatur und den Verunreinigungen des Brennstoffs oder des Staubgehalts der Zuluft,
die Wärmeerfordernisse für die Schmelzenthalpien werden bei der Abkühlung wieder freigesetzt
bei der Bildung von Anbackungen im Wärmetauscher oder Kaminrohr aus Flugasche, abhängig von der Brenntemperatur und den Verunreinigungen des Brennstoffs oder des Staubgehalts der Zuluft
Ionisationsenthalpie
bzw. Dissoziationsenthalpie oberhalb von 1.800°C
Ionisierung von Abgasbestandteilen bei starker Erhitzung,
der Effekt wird genutzt bei einem Flammenwächter
Verbrennung bei geringeren Temperaturen;,
wird bei Brennwertkesseln als Solvatationsenthalpie in Kondensaten wieder freigesetzt
Austrag von Brennstoff mit ungenutztem Restbrennwert alle ausgasenden oder unvollständig verbrenenden Bestandteile des Brennstoffs (beispielsweise Ätherische Öle, Terpene aus Holz bzw. Harz, Holzteer), Teer bzw. Pech, unverbranntes Heizöl,
die nicht zu reduziert werden
Teilkondensation und/oder Anbackungen im Wärmetauscher, weitgehende Kondensation in Brennwertkesseln oder extra Abgaswärmetauschern
Brennstoffaustrag bei Brennerspülungen, vor dem Zünden und nach dem Erlöschen der Flamme summiert sich, siehe Verringerung des Taktens Maßnahmen gegen zu häufiges Takten
Austrag von Kohlenstoffmonoxid bei Verbrennung unter Sauerstoffmangel, bei Holzheizungen bei Luftabschluß[Fachliteratur 5], bei Brennern vor allem in der Startphase[aus der Praxis 2] Restbrennwert = 2,8kWh/kg[Quellen 1]
10,1 MJ/kg [Fachliteratur 6][Fachliteratur 7]
weitgehend stöchiometrische Verbrennung oder Verbrennung mit Luftüberschuß; kein Gegenzug durch sonstige Ventilatoren (Kontrollierte Wohnraumlüftung, Dunstabzugshauben, Staubsauganlagen)
Austrag von unverbrannten Brennstoffanteilen ins Abgas bei Luftüberschuß kühlt die Verbrennungsflamme ab und es kommt ebenfalls zu unvollständiger Verbrennung[Fachliteratur 8] Überwachung des Luftüberschusses mithilfe einer Lambdasonde
Brennstoffe in der Asche abhängig vom Ausbrand Optimierung des Brennraums,
der Brenndauer oder
des Luftüberschusses
Austrag von feuchten Hackschnitzeln bei automatischem Austrag in die Asche Vortrocknung des Brennstoffs, längere Verweildauer im Heizkessel
??? A) = Daten unbekannt oder noch nicht recherchiert
    • wenn der Wärmetauscher schlecht konstruiert ist („Kesselverluste“
    • wenn ein Luftüberschuß die Abgase abkühlt,
    • wenn Verschmutzungen des Wärmetauschers als Wärmedämmung wirken und den Wärmeübergang vom Abgas ins Wasser vermindern,


Einzelnachweise[Bearbeiten]

Fachliteratur[Bearbeiten]

  1. Reihe Bau und Energie, Band 5, Christoph Schmid et.al.:Heizung, Lüftung, Elektrizität; Energietechnik im Gebäude, Leitfaden für die Praxis, vdf-Hochschulverlag Zürich, 2005, ISBN 3-7281-2936-4, Kapitel Öl- und Gasfeuerung, Seite 15
  2. Zoltán Faragó:Ratgeber zum richtigen Schüren des Kaminfeuers, DECHEMA Jahrestreffen FA GAS+HTT, Frankfurt, 17.-18. 02. 2011, Paper Nr. 5893, als pdf-Datei abrufbar bei farago.info
  3. Satz von Heß bei chemie.uni-erlangen.de
  4. Skriptum Energieumwanmdlung der Uni Magdeburg
  5. Zoltán Faragó:Ratgeber zum richtigen Schüren des Kaminfeuers, DECHEMA Jahrestreffen FA GAS+HTT, Frankfurt, 17.-18. 02. 2011, Paper Nr. 5893, als pdf-Datei abrufbar bei farago.info
  6. Verbrennung, Scriptum der Uni Magdeburg
  7. zur mengenmäßigen Berechnung des Wärmeverlustes durch Kohlenstoffmonoxid siehe Jürgen Good, Thomas Nussbaumer: Wirkungsgradbestimmungen bei Holzfeuerungen, DIANE Energie 2000 – Eidgenössisches Verkehrs- und Energiewirtschaftsdepartement, Zürich, als pdf-Datei abrufbar beim [bfe.admin.ch Eidgenössischen Verkehrs- und Energiewirtschaftsdepartement]
  8. Zoltán Faragó:Ratgeber zum richtigen Schüren des Kaminfeuers, DECHEMA Jahrestreffen FA GAS+HTT, Frankfurt, 17.-18. 02. 2011, Paper Nr. 5893, als pdf-Datei abrufbar bei farago.info

neutrale Quellen[Bearbeiten]

  1. Heizwert-Tabelle bei bauforumstahl.de

Nichtwissenschaftliche Quellen und Erfahrungsberichte aus der Praxis[Bearbeiten]

  1. Was bedeuten die technischen Begriffe?, Meßwertkurven-Schaubild
  2. Was bedeuten die technischen Begriffe?, Meßwertkurven-Schaubild

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