Reduzierung von Abgasverlusten
Die Reduzierung von Abgasverlusten zu optimieren, ist eine vorrangige Aufgabe in der Planung und im Betrieb von Heißwasserkesselanlagen.
Welche Maßnahmen oder Maßnahmenkombinationen führen zur besten Wärmerückgewinnung?
In dem folgenden Diagramm werden die abgasverlustreduzierenden Maßnahmen, die in den vorherigen Abschnitten beschrieben wurden, an einem Kessel beispielhaft dargestellt.
Die optimal geeignete Technologie für die höchste Wirtschaftlichkeit der Heißwasserkesselanlage ist vom jeweiligen Einsatzfall abhängig. Insbesondere ist das Temperaturniveau des Rücklaufs oder eine andere Niedertemperatur-Wärmesenke entscheidend für die Auswahl der wirkungsgradsteigernden Maßnahmen.
Basis für die in der Tabelle ersichtlichen Werte bildet ein erdgasbefeuerter Heizkessel mit einer Leistung von 2,5 MW. Die Vorlauftemperatur beträgt 90 °C und die Rücklauftemperatur 70 °C mit verschiedenen Ausführungen von integrierten Abgaswärmetauschern und unterschiedlichen hydraulischen Einbindungen. Der unterschiedliche Wirkungsgradgewinn ergibt sich aus der variablen Wassereintrittstemperatur und der Fläche des Wärmetauschers im Abgaswärmetauscher oder Brennwert-Abgaswärmetauscher. Dies wird hier mit normaler oder erweiterter Heizfläche dargestellt. Um Vergleichbarkeit sicherstellen zu können, werden zur Berechnung bei jeder Variante dieselben Volumenströme beim Abgaswärmetauscher in Betracht gezogen.
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Wirkungsgrad [%] |
Abgastemperatur [°C] |
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ECO ohne Kondensation; Wassereintritt ECO 60 °C, normale Heizfläche |
91,2 % + 4,9 % = 96,1 % |
79,2 °C |
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ECO ohne Kondensation; Wassereintritt ECO 60 °C, erweiterte Heizfläche |
91,2 % + 6,2 % = 97,4 % |
72,9 °C |
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ECO mit Kondensation; Wassereintritt ECO 35 °C, normale Heizfläche |
91,2 % + 8,6 % = 99,8 % |
108,3 °C |
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ECO mit Kondensation; Brauchwasser 10 °C, normale Heizfläche |
91,2 % + 10,9 % = 102,1 % |
92,5 °C |
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ECO mit Kondensation; Wassereintritt ECO 35 °C, erweiterte Heizfläche |
91,2 % + 11,6 % = 102,8 % |
69,6 °C |
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ECO mit Kondensation; Brauchwasser 10 °C, erweiterte Heizfläche |
91,2 % + 14,5 % = 105,9 % |
49,2 °C |
Vergleich Abgaswärmetauscher Wirkungsgrade in verschiedenen Szenarien
Die für den Brennwertwärmetauscher genutzten Senken sind in der Regel kalte Rücklauftemperaturen aus Niedertemperaturheizung oder Brauchwassererwärmung.
Vor allem die Steigerung der Kondensationsrate (α) führt zu einer Verbesserung des Wirkungsgrades.
Pinch Point Diagramm
Analyse zur grafischen Darstellung des Hubs der Effizienz mit Abgaswärmetauschern ohne und mit Brennwerttechnik. Dabei ist klar ersichtlich, dass je höher die Kondensationsrate [α] im Abgas ist, desto höher ist die Effizienz. Konkret dargestellt sieht man den Unterschied zwischen Fall 1 und 2 im Vergleich zu 3 und 4.
Bei Fall 1 und 2 ist ein nicht kondensierender Abgaswärmetauscher eingesetzt. Hier ist die Effizienz geringer als beim Abgaswärmetauscher mit Abgaskondensation, obwohl die Abgastemperatur geringer ausfällt.