Brennwertgaskessel: Besonderheiten des Betriebs, Vor- und Nachteile + Unterschied zu klassischen Modellen

Verkäufer von Brennwertwärmeerzeugern behaupten, dass der Wirkungsgrad der uns angebotenen innovativen Geräte 100 % übersteigt. Aber Sie müssen zugeben, dass dies ein wenig dem Energieerhaltungssatz widerspricht, den wir alle aus unserem Physikkurs in der Schule kennen. Was ist also das Geheimnis?

Einerseits sind solche Aussagen eine Masche der Vermarkter. Andererseits steckt aber auch ein Fünkchen Wahrheit in ihren Beteuerungen, die den Käufer überzeugen. Wir werden die Funktionsweise eines Brennwertkessels im Detail analysieren: Die Vor- und Nachteile, seine spezifische Funktionsweise und sein Design verdienen eine detaillierte Untersuchung.

Um ein vollständiges Verständnis der kondensierenden Geräte zu erhalten, vergleichen wir sie mit dem klassischen Typ eines Wärmeenergiegenerators. Hier sind die Merkmale seiner Verbindung und seines Betriebs. Lassen Sie uns die Geheimnisse der Ultrahochleistung lüften.

Gas-Brennwertkessel

Der hohe Wirkungsgrad eines Brennwert-Gaswärmeerzeugers wird durch das Vorhandensein eines zusätzlichen Wärmetauschers in seiner Konstruktion gewährleistet. Die erste serienmäßige Wärmetauschereinheit für alle Heizkessel überträgt die Energie des verbrannten Brennstoffs auf das Kühlmittel. Und zum zweiten kommt noch die Wärme aus der Abgasrückgewinnung hinzu.

Brennwertkessel werden mit „blauem Brennstoff“ betrieben:

• main (Gasgemische mit überwiegendem Methananteil);
• Gastank oder -flasche (eine Mischung aus Propan und Butan mit überwiegendem Anteil der ersten oder zweiten Komponente).

Es ist zulässig, jede Art von Gas zu verwenden.Die Hauptsache ist, dass der Brenner für den Betrieb mit der einen oder anderen Brennstoffart ausgelegt ist.

Gas-Brennwertkessel sind teurer als herkömmliche Konvektionskessel, aber sie übertreffen sie bei den Brennstoffkosten, indem sie den Gasverbrauch um 20–30 % senken.

Der Kondensationswärmeerzeuger zeigt den besten Wirkungsgrad bei der Methanverbrennung. Das Propan-Butan-Gemisch ist hier etwas schlechter. Darüber hinaus gilt: Je höher der Propananteil, desto besser.

In dieser Hinsicht ergibt „Winter“-Gas für einen Gastank einen etwas höheren Wirkungsgrad als „Sommer“-Gas, da der Propananteil im ersten Fall höher ist.

Im Gegensatz zu einem Brennwertkessel gelangt bei einem Konvektionskessel ein Teil der Wärmeenergie zusammen mit den Verbrennungsprodukten in den Schornstein. Daher haben klassische Designs einen Wirkungsgrad von rund 90 %. Es ist möglich, ihn höher anzuheben, aber das ist technisch zu schwierig.

Wirtschaftlich ist dies nicht gerechtfertigt. In Kondensatoren wird die bei der Gasverbrennung gewonnene Wärme jedoch rationeller und vollständiger genutzt, da die bei der Dampfverarbeitung freigesetzte Wärme gespeichert und übertragen wird Heizsystem. Dadurch wird das Kühlmittel zusätzlich erwärmt, wodurch der Kraftstoffverbrauch pro 1 kW aufgenommener Wärme gesenkt werden kann.

Aufbau und Funktionsprinzip

Der Aufbau eines Brennwertkessels ähnelt in vielerlei Hinsicht seinem Konvektionskessel mit geschlossener Brennkammer. Lediglich im Inneren wird es durch einen Sekundärwärmetauscher und eine Rückgewinnungseinheit ergänzt.

Die Hauptmerkmale der Konstruktion des Kondensationswärmeerzeugers sind das Vorhandensein eines zweiten Wärmetauschers und einer geschlossenen Brennkammer mit Ventilator

Ein Gas-Brennwertkessel besteht aus:

• geschlossene Brennkammern mit modulierendem Brenner;
• Primärwärmetauscher Nr. 1;
• Abgaskühlkammern bis +56–57 ⁰C (Taupunkt);
• sekundärer Kondensationswärmetauscher Nr. 2;
• Schornstein;
• Luftzufuhrventilator;
• Kondensatbehälter und dessen Entwässerungssystem.

Die betreffenden Geräte sind fast immer mit einer eingebauten Umwälzpumpe ausgestattet Kühlmittel. Die übliche Möglichkeit mit einem natürlichen Wasserfluss durch Heizungsrohre nützt hier wenig. Wenn die Pumpe nicht im Bausatz enthalten ist, muss sie bei der Vorbereitung des Kesselverrohrungsprojekts unbedingt bereitgestellt werden.

Zusätzliche Wirkungsgrade bei einem Brennwertkessel entstehen durch die Erwärmung des Rücklaufs durch Abkühlung der Abgase im Schornstein

Zu den zum Verkauf stehenden Brennwertkesseln gehören Einkreis- und Zweikreisigsowie in Boden- und Wandversionen. Darin unterscheiden sie sich nicht von klassischen Konvektionsmodellen.

Das Funktionsprinzip eines Gas-Brennwertkessels ist wie folgt:

1. Die Hauptwärme erhält das erwärmte Wasser im Wärmetauscher Nr. 1 aus der Gasverbrennung.
2. Anschließend durchläuft das Kühlmittel den Heizkreislauf, kühlt ab und gelangt in die sekundäre Wärmetauschereinheit.
3. Durch die Kondensation der Verbrennungsprodukte im Wärmetauscher Nr. 2 wird das abgekühlte Wasser mit der rückgewonnenen Wärme erhitzt (Einsparung von bis zu 30 % Brennstoff) und gelangt in einem neuen Kreislauf wieder zu Nr. 1.

Zur präzisen Regelung der Rauchgastemperatur sind Brennwertkessel grundsätzlich mit einem modulierenden Brenner mit einem Leistungsbereich von 20 bis 100 % und einem Zuluftgebläse ausgestattet.

Betriebsnuancen: Kondensat und Schornstein

In einem Konvektionskessel entstehen als Verbrennungsprodukte von Erdgas CO₂, Stickoxide und Dampf werden nur auf 140–160 gekühlt ⁰C. Wenn Sie sie unten abkühlen, lässt der Zug im Schornstein nach, es beginnt sich aggressives Kondenswasser zu bilden und der Brenner geht aus.

In dieser Entwicklung der Situation sind alle Hersteller klassische Gaswärmeerzeuger vermeiden, um die Betriebssicherheit zu maximieren und die Lebensdauer ihrer Ausrüstung zu verlängern.

Bei einem Brennwertkessel schwankt die Temperatur der Gase im Schornstein um die 40°C ⁰Dies verringert einerseits die Anforderungen an die Hitzebeständigkeit des Materials Schornsteinrohr, aber andererseits schränkt es seine Auswahl hinsichtlich der Säurebeständigkeit ein.

Beim Abkühlen bilden die Abgase eines Gaskessels aggressives, stark saures Kondensat, das sogar Stahl leicht angreifen kann

Wärmetauscher in Brennwertwärmeerzeugern bestehen aus:

• Edelstahl;
• Silumin (Aluminium mit Silizium).

Beide Materialien weisen verbesserte säurebeständige Eigenschaften auf. Gusseisen und gewöhnlicher Stahl sind für Kondensatortanks völlig ungeeignet.

Das Schornsteinrohr eines Brennwertkessels darf nur aus Edelstahl oder säurebeständigem Kunststoff eingebaut werden. Ziegel-, Eisen- und andere Schornsteine ​​​​sind für solche Geräte nicht geeignet.

Bei der Rückgewinnung bildet sich im Sekundärwärmetauscher Kondensat, eine schwach saure Lösung, das aus dem Warmwasserbereiter entfernt werden muss

Beim Betrieb eines Brennwertkessels mit einer Leistung von 35–40 kW fallen etwa 4–6 Liter Kondensat an. Vereinfacht ausgedrückt sind es etwa 0,14–0,15 Liter pro 1 kW thermischer Energie.

Tatsächlich handelt es sich um eine schwache Säure, die nicht in ein autonomes Abwassersystem eingeleitet werden darf, da sie die bei der Abfallverarbeitung beteiligten Bakterien zerstört. Und vor der Einleitung in ein zentrales System empfiehlt es sich, zunächst mit Wasser im Verhältnis bis zu 25:1 zu verdünnen.Und dann können Sie es entfernen, ohne befürchten zu müssen, dass das Rohr zerstört wird.

Wenn der Kessel in einer Hütte mit Klärgrube oder VOC installiert ist, muss das Kondensat zunächst neutralisiert werden. Andernfalls wird die gesamte Mikroflora im autonomen Behandlungssystem abgetötet.

Der „Neutralisator“ besteht aus einem Behälter mit Marmorsplittern mit einem Gesamtgewicht von 20–40 kg. Wenn das Kondensat aus dem Kessel durch den Marmor fließt, erhöht sich sein pH-Wert. Die Flüssigkeit wird neutral bzw. schwach alkalisch und ist nicht mehr gefährlich für Bakterien in der Klärgrube und für das Material des Sumpfes selbst. Der Füllstoff in einem solchen Neutralisator muss alle 4–6 Monate gewechselt werden.

Woher kommt der Wirkungsgrad über 100 %?

Bei der Angabe der Betriebseffizienz eines Gaskessels legen die Hersteller den Indikator für den unteren Heizwert von Gas zugrunde, ohne die bei der Kondensation von Wasserdampf entstehende Wärme zu berücksichtigen. Bei einem Konvektionswärmeerzeuger geht diese zusammen mit ca. 10 % der Wärmeenergie vollständig verloren SchornsteinrohrDaher wird es nicht berücksichtigt.

Addiert man jedoch die Sekundärwärme der Kondensation und die Hauptwärme des verbrannten Erdgases, kommt man auf einen Wirkungsgrad von knapp über 100 %. Kein Betrug, nur ein paar knifflige Zahlen.

Bei der Berechnung des Wirkungsgrades auf Basis des höheren Heizwertes eines Konvektionskessels liegt dieser bei ca. 83–85 %, bei einem Brennwertkessel bei ca. 95–97 %.

Im Wesentlichen ergibt sich der „falsche“ Wirkungsgrad über 100 % aus dem Wunsch der Hersteller von Wärmeerzeugungsanlagen, vergleichbare Indikatoren zu vergleichen.

Nur wird „Wasserdampf“ bei einem Konvektionsgerät überhaupt nicht berücksichtigt, bei einem Kondensationsgerät muss er jedoch berücksichtigt werden. Daher die leichten Abweichungen von der Logik der Grundphysik, die in der Schule gelehrt wird.

Vor- und Nachteile einer Brennwertheizung

Zu den Vorteilen eines Brennwertkessels gehören:

1. Reduzierung der Schadstoffemissionen um 60–70 % (der größte Teil des Kohlendioxids und der Stickoxide gelangt ins Kondensat).
2. Im Vergleich zu Konvektionsmodellen werden Einsparungen von bis zu 30 % des Gasbrennstoffs pro 1 kW erzeugt.
3. Kleinere Abmessungen von Gasheizgeräten bei gleicher Leistung.
4. Niedrige Temperatur der Verbrennungsprodukte im Schornstein (nur etwa 40 °C). ⁰MIT).
5. Möglichkeit der Installation einer Kaskade mehrerer Kessel.
6. Vielseitigkeit (sowohl für Heizkörper als auch für „warme Böden“ geeignet).
7. Das Vorhandensein einer intelligenten Automatisierung und vollständige Autonomie des Gaswärmegenerators ohne menschliches Eingreifen.

Mit einem Kaskadensystem aus zwei oder drei Wärmeerzeugern können Sie Kessel mit geringer Leistung installieren, die im Betrieb weniger Lärm und Vibrationen verursachen als leistungsstärkere Modelle.

Dies vereinfacht die Installation des gesamten Heizsystems und ermöglicht reduzierte Abmessungen. Heizraum zu Hause. Dank der Möglichkeit einer flexibleren Regelung des Wärmeerzeugungsprozesses erhöht sich außerdem die Gesamteffizienz des Einsatzes wärmeerzeugender Geräte.

Die Kosten eines Brennwertkessels amortisieren sich im Vergleich zu einem herkömmlichen Konvektionskessel durch die Einsparung von Erdgas in 5–6 Jahren

Zu den Nachteilen von Brennwertwärmeerzeugern gehören:

1. Hoher Preis für die Ausrüstung (1,5- bis 2-mal höher als bei klassischen Konvektionsmodellen mit ähnlicher Leistung).
2. Probleme bei der Kondensatentsorgung.
3. Reduzierter Wirkungsgrad beim Einsatz des Kessels in Hochtemperatur-Heizsystemen.
4. Energieabhängigkeit – Ventilator, Automatisierung und Umwälzpumpe benötigen zum Betrieb Strom.
5. Verbotene Verwendung mit Frostschutzmittel.

Trotz der erheblichen Anschaffungskosten ist ein Brennwertkessel aus wirtschaftlicher Sicht durchaus gerechtfertigt. Während des Betriebs gibt es das ursprünglich ausgegebene Geld mehr als zurück.

In Russland ist eine solche Ausrüstung noch nicht weit verbreitet. Ein Gaskessel mit Rückgewinnung ist in unserem Markt noch zu ungewöhnlich und wenig erforscht. Doch das Interesse an solchen Wärmeerzeugern wächst allmählich.

Schlussfolgerungen und nützliches Video zum Thema

Wie funktioniert ein Brennwertwärmeerzeuger:

Bau von Gaskesseln mit Wasserdampfrückgewinnung:

Alle Vorteile von Brennwertkesseln:

Wenn man genau versteht, wie und nach welchen Prinzipien ein Gas-Brennwertkessel funktioniert, wird der „falsche“ Wirkungsgrad von 108–110 % auf den ersten Blick durch die Zahlen durchaus verständlich und gerechtfertigt.

Ein Wärmeerzeuger mit Abgasrückgewinnung ist im Vergleich zur klassischen Bauweise tatsächlich effizienter. Sein einziger gravierender Nachteil ist das stark saure Kondensat, das irgendwo entsorgt werden muss.

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