Holzheizung

Die Entscheidung für die Installation eines Scheitholzvergaserkessels ist ein bewusstes Votum für den Einsatz eines nachwachsenden Brennstoffs im häuslichen Bereich. Dies ist aus einer Vielzahl von Gründen vorteilhaft:

• Nutzung eines regenerativen Energieträgers
• Beitrag zur Erhöhung der Sauberkeit in unseren Wäldern
• Holz verfügt bei nachhaltiger Waldbewirtschaftung über eine ausgeglichene CO2-Bilanz (keine Verschärfung des Treibhauseffekts)
• kurze Transportwege vom Bereitstellungs- zum Einsatzort (der Revierförster wohnt immer in der Nähe und ist für jeden Brennholzkunden erreichbar)
• der Holztransport ist havariesicher (d.h., bei einem Unfall wird weder das Meer durch havarierte Großtanker noch die Atmosphäre durch geplatzte Pipelines verseucht)
• ein Scheitholzvergaserkessel verursacht beim Einsatz eigener Arbeitskraft wesentlich geringere Betriebskosten als eine vergleichbare Öl- oder Gasheizung (i.d.R. nur ein Drittel der bisherigen Brennstoffkosten)
• die Wertschöpfung der Brennstoffbereitstellung verbleibt zum überwiegenden Teil im Inland (Löhne für Holzhauer, Fuhrlöhne für Holzrücke- und Transportbetriebe)
• die Brennholzversorgung ist krisensicher und kann durch politische Spannungen oder gar Kriege in den großen Öl- und Gasförderregionen dieser Welt nicht direkt beeinträchtigt werden
• moderne Scheitholzvergaserkessel arbeiten im Gegensatz zu alten Festbrennstofföfen sehr umweltfreundlich und besitzen einen wesentlich höheren Wirkungsgrad
• die Anschaffung von Scheitholzvergaserkesseln wird aus umweltpolitischen Gründen vom Bund und von einzelnen Bundesländern gefördert
• Brennholz ist praktisch schwefelfrei

Trotz aller aufgeführten Vorteile darf nicht vergessen werden, dass das Heizen mit Scheitholz körperliche Arbeit erforderlich macht und eine aktive Brennholzvorratshaltung auf einem geeigneten Grundstück mit einschließt. Diese Voraussetzungen sind in der Regel im ländlichen Raum gegeben.

Planung und Installation eines Holzheizungssystems

Die Erfahrungen der letzten Jahre bei der Beratung von Holzheizungsinteressenten haben deutlich gezeigt, dass es notwendig ist, vor der Entscheidung für den Kauf einer scheitholzbetriebenen Heizung das eigene Wohnumfeld einer kritischen bzw. selbstkritischen Prüfung zu unterziehen.

Dabei sind u.a. folgende Fragen zu beantworten:

• Wie hoch ist der Wärmeenergiebedarf des Hauses bei definierten Außentemperaturen (Heizung, Lüftung, Warmwasser)?
• Kennt der Hausbesitzer die Verteilung und die Schwerpunkte des Wärmeenergieverbrauchs in seinem Haus?
• Hat der Hausbesitzer die relativ hohen Anteile des Wärmeenergieverbrauchs durch Lüftung und Warmwasser bei einem Neubau gegenüber der reinen Wohnraumheizung erkannt?
• Baut der Hausherr etwa ein Niedrigenergiehaus?
• Kennt der Hausherr den ungefähren Holzverbrauch/Jahr, falls er seine Heizung komplett (oder weitgehend) auf diesen nachwachsenden Energieträger umstellen würde?

Es ist beachtlich, wie groß das Kostengefälle zwischen dem Kauf von Heizöl, ofenfertigem Scheitholz frei Haus und der Selbstwerbung von Brennholz im Wald ist. Hier hat der Holzheizungsinteressent viele Möglichkeiten, sich den größten Teil der jährlichen Brennstoffkosten durch der eigenen Hände Arbeit selbst zu verdienen (eigene Aufarbeitung im Wald mit Motorsäge und Axt, Heimtransport, Sägen auf Ofenlänge, Spalten, Aufsetzen zum Trocknen).

Heizwertberechnung für Scheitholz (Heizöläquivalente)

(1 l Heizöl = 10 kWh;
1 kg Holz bei 20 % Holzfeuchte = 4,34 kWh;
1 l Heizöl = 2,3 kg Holz mit 20 % Holzfeuchte)

Es wird deshalb empfohlen, bereits vor dem Kauf einer Holzheizung bezüglich der Brennholzbevorratung Kontakt mit dem örtlich zuständigen Revierförster und/oder mit infrage kommenden Waldbesitzern der Region aufzunehmen.

Heizöl- bzw. Scheitholzverbrauch in Gebäuden mit verschiedenen Dämmstandards (Typhaus mit 130 m2 Wohnfläche)

Bei dem geringen Holzbedarf in neu gebauten Häusern mit guter Wärmedämmung hat das Heizen mit Scheitholz durchaus eine Chance, sich in breiten Bevölkerungskreisen zum Hobby zu entwickeln (und nicht in Arbeit „auszuarten“).

Ist für den Wohnbereich ein energieeffizientes Flächenheizsystem mit niedrigen Vorlauftemperaturen geplant (Fußboden- oder Wandheizung)?

Hinweis: Je größer die Heizflächen im Wohnbereich sind, desto geringer kann die Vorlauftemperatur des Heizsystems eingestellt werden. Je geringer die Vorlauftemperaturen der Heizung sind, desto geringer sind die Wärmeverluste und desto einfacher lässt sich zukünftig Umweltwärme (Wärmepumpe), Solarenergie (Sonnenkollektoren) oder gespeicherte Holzenergie (Pufferspeicher) im System nutzen. Zum Beispiel ist eine Pufferspeichertemperatur von 40 °C für die Beheizung eines Wohnzimmers mittels Heizkörper weitgehend nutzlos, für eine moderne Fußbodenheizung jedoch noch ausreichend (max. Vorlauftemperatur für eine Fußbodenheizung von 45 °C beachten).

Wie soll warmes Brauchwasser im Haus bereitgestellt werden?

Durch einen großen Brauchwasserspeicher (Boiler) bzw. Kombispeicher (Boiler im Pufferspeicher) oder im Durchlaufverfahren unter Einbindung geeigneter Wärmetauscher innerhalb oder außerhalb eines großen Pufferspeichers (legionellenfreie Brauchwasserbereitstellung)?

Möchte der Hausherr eine automatische Holzheizung installieren (i.d.R. Pellets, die analog zu Heizöl und Gas zu 100 % zugekauft werden müssen!) oder tendiert er zu einer Scheitholzheizung, mit der er durch eigenes Zutun seine Heizkosten aktiv senken kann?

Kann günstig Scheitholz beschafft und auf dem eigenen Grundstück gelagert werden (Trocknungszeit von 1,5 bis 2,5 Jahren beachten!)?

Ist der Holzheizungsinteressent gar Waldbesitzer mit praktischen Kenntnissen bei der Scheitholzaufbereitung (Motorsäge, Axt)?

Oder muss Scheitholz in aufbereiteter Form, getrocknet und in kleinen Mengen zugekauft werden, weil die Platzverhältnisse, die eigene körperliche Konstitution oder der persönliche Zeitfond nichts anderes zulassen?

Wird die Entscheidung für das Heizen mit Scheitholz von allen Familienmitgliedern mitgetragen (Scheitholz = körperliche Arbeit im Freizeitbereich!)?

Soll die Scheitholzheizung das ganze Haus zentral versorgen (über Heizwasserkreise) oder nur einzelne Räume bzw. Wohnbereiche (über Warmluft und/oder Strahlungswärme)?

Soll die Scheitholzheizung im Wohnbereich positioniert werden mit allen damit verbundenen Konsequenzen (Schmutzeintrag/evtl. Rauchbelästigung/separate Verbrennungsluftzuführung, um die Luftqualität im Zimmer nicht negativ zu beeinflussen/aber auch Feuererlebnis im Wohnbereich durch Sichtscheibe/Romantikeffekt/Strahlungswärme etc.)?

Soll Scheitholz als alleiniger Energieträger im Haus, zur Absicherung einer Heizungsgrundlast oder zum Gelegenheitsheizen im Wohnbereich genutzt werden?

Beziehungsweise soll Scheitholz die Energiekosten dauerhaft und spürbar senken oder nur die Wohnqualität bei besonderen Anlässen verbessern (Wochenende, bei Besuch etc.)?

Ist eine Kopplung der Scheitholzheizung mit einem automatisch arbeitenden Heizungssystem vorgesehen oder zukünftig als Erweiterungsoption geplant (Pellets, Heizöl, Gas, Wärmepumpen etc.)? Diese Entscheidung hat direkten Einfluss auf die Wahl des Puffer- bzw. Kombispeichers.

Soll eine heizungstechnische Anlagenkombination für die Erweiterung des Systems geplant werden (Einbeziehung verschiedener Energie- bzw. Wärmequellen)?

• Scheitholz/Heizöl bzw. Gas
• Scheitholz/Pellets
• Wärmepumpe/Boiler
• Pufferspeicher/Boiler (Kombispeicher)
• Kombispeicher/Solaranlage
• Pufferspeicher/Pelletsbrenner/Warmwasser-Durchlauferhitzer etc.

Hier sind die Folgekosten zu beachten! (Heizöl- bzw. Pelletstanks, Solarkollektoren, teuere Regelungskomponenten etc.)

Ist in der Nähe einer geplanten Scheitholzzentralheizung ausreichend Platz für einen (oder zwei) Pufferspeicher vorhanden?

Ist das Kippmaß des geplanten Pufferspeichers geringer als die Deckenhöhe am Aufstellort bzw. passt der Speicher ohne Isolierung durch die Kellertür?

Soll die Scheitholzheizung unabhängig vom Stromnetz arbeiten bzw. bei Bedarf arbeiten können (Naturzugkessel, Kaminöfen etc.)?

Heizungsmodernisierung bzw. -nachrüstung

Existiert im Haus bereits eine automatische Zentralheizung (Heizöl, Gas, Strom etc.)?

Existiert im Haus ein zweiter Schornsteinzug für den zukünftigen Betrieb einer Holzheizung? Oder muss eine zweite Abgasanlage errichtet werden?

Soll die Scheitholzheizung die vorhandene Öl- bzw. Gasheizung von der Heizleistung her vollständig ersetzen, um eine spürbare Senkung der Betriebskosten zu erreichen (Öl- und Gasheizung nur noch als Havariereserve!)?

Oder soll die Scheitholzheizung nur ca. zwei Drittel bis drei Viertel der Nennleistung des Öl- bzw. Gaskessels erreichen (Grundlast)? Damit könnte ein wesentlich preiswerterer Scheitholzkessel mit kleinerem Pufferspeicher beschafft werden, der mit seiner Leistung eine ausreichende Wärmeenergie für 90–95 % der Heizperiode bereitstellen kann. Der vorhandene Öl- bzw. Gaskessel würde dann nur noch als Spitzenlastkessel bei starkem Frost bzw. zur Warmwasserbereitung im Hochsommer benötigt. Die heizungs- und regelungstechnische Einbindung von zwei Heizkesseln (Öl/Gas bzw. Scheitholz) an getrennten Schornsteinzügen hat so zu erfolgen, dass im Bedarfsfall beide Wärmeerzeuger parallel und unabhängig voneinander arbeiten können. Damit addieren sich die Heizleistungen im System!

Steht nur ein Schornsteinzug zur Verfügung und ist der Bau einer zweiten Abgasanlage ausgeschlossen, müssen beide Heizkessel am vorhandenen Schornstein angeschlossen werden. Die Entscheidung, ob dies aufgrund der verschiedenen Abgasmassenströme bei der Verbrennung von Öl/Gas bzw. Holz überhaupt ohne Komplikationen möglich ist, bestätigt der örtlich zuständige Schornsteinfeger! Im Bedarfsfall kann hier nur ein Kessel arbeiten. Die maximale Leistung des Scheitholzvergaserkessels wird dabei vom vorhandenen Schornstein begrenzt.

Soll der für den Scheitholzvergaserkessel notwendige Pufferspeicher nur für den Holzheizungsbetrieb beschafft werden oder besitzt der Bauherr Ambitionen zur späteren Installation einer Solarkollektor- oder Wärmepumpenanlage bzw. eines Systems für die Brauchwasserversorgung im Durchflussverfahren? Ist schon ein Boiler vorhanden?

Ist im Heizungsraum neben dem vorhandenen Öl-/Gaskessel ausreichend Platz für das neue System (Scheitholzvergaserkessel, Pufferspeicher, Installations- und Wartungswege) oder muss ein anderer Aufstell- und Anschlussort gefunden werden?

Gibt es erfahrene Installationsbetriebe in der Region, die nicht nur den gewünschten Scheitholzvergaserkessel inkl. Nebenanlagen korrekt einbauen können, sondern auch die vom Kunden gewünschte anlagentechnische Schaltung beherrschen (Holzvergaserkessel – Kombipufferspeicher – solarthermische Anlage; Holzvergaserkessel – Kombipufferspeicher – Heizkaminsystem mit Zentralheizungseinbindung etc.)?

Liegen bei diesen Betrieben ausreichende Erfahrungen/Kenntnisse in der Wartung/Instandhaltung der Anlage vor oder ist der Auftraggeber der Erstkunde? In diesem Fall sollte auf Vorzugskonditionen beim Wartungsvertrag geachtet werden.

Das mit der Beantwortung der genannten Fragen verfolgte Ziel ist ein zufriedener Kunde. Jeder Holzheizungsinteressent soll mit ihrer Hilfe das für seine persönliche Situation mögliche Optimum an verfügbarer Anlagentechnik finden. Dabei spielen nicht nur objektive Gründe eine Rolle, sondern in hohem Maße auch subjektive Erwägungen.

Wer hilft bei der Scheitholzaufbereitung?

Kann Scheitholz ohne Komplikationen auf dem Grundstück gelagert werden?

Wer macht Feuer im Kessel/Ofen, wenn der Hausherr nicht da ist?

Scheitholzheizung im Wohnbereich: Akzeptiert die Familie den täglichen Scheitholztransport im Wohnbereich und das regelmäßige Entaschen?

Akzeptiert die Familie den täglichen „Heizzwang“ oder möchte man ab und zu die Wohnung auch ohne Aufwand warm haben (Kombikessel Scheitholz/Pellets bzw. automatisches Zweitheizungssystem etc.)?

Förderung

Das für Holzzentralheizungssysteme im Ein- und Mehrfamilienhausbereich wichtigste Förderprogramm der nächsten Jahre ist die „Richtlinie zur Förderung von Maßnahmen zur Nutzung erneuerbarer Energien“ vom 26.11.2003 des Ministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU), veröffentlicht im Bundesanzeiger Nr. 234, herausgegeben am 13.12.2003.

Darin werden – nach dem Förderstopp vom 26.07.2001 – moderne Scheitholzvergaserkessel endlich wieder berücksichtigt. Allerdings sind die vom Richtliniengeber neu aufgestellten Forderungen an die Energieeffizienz und Abgasqualität der Kessel außerordentlich hoch. Dazu zählen u.a.:

• automatische Leistungs- und Feuerungsregelung durch Temperaturfühler hinter der Brennkammer und/oder Lambdasonde zur Messung des O2-Gehalts im Abgasrohr ? Fünf-Sterne-Niveau
• Mindest-Pufferspeichervolumen: 55 l/kW Nennleistung
• Mindest-Nennwärmeleistung: 15 kW
• Kesselwirkungsgrad: = 88 %
• Emissionsobergrenze für Staub: 50 mg/m³
• Emissionsobergrenze für Kohlenmonoxid: 250 mg/m³ bei Nennwärmeleistung (Emissionsgrenzwerte bezogen auf einen Volumengehalt an Sauerstoff im Abgas von 13 % im Normzustand)

Die Förderung von Scheitholzvergaserkesseln erfolgt dabei mit Festbeträgen durch nicht rückzahlbare Zuschüsse in einer Höhe von 50 €/kW Nennwärmeleistung bis zu einer Kesselleistung von max. 100 kW.

Bei einem Kesselwirkungsgrad von = 0 90 % beträgt die Mindestförderung 1.500 €. Dies ist vor allem für hochwertige Anlagen mit einer Nennleistung von weniger als 30 kW ein deutlicher Bonus.

Pelletszentralheizungsanlagen von 8–50 kW werden mit 60 €/kW Nennleistung gefördert. Voraussetzung ist, dass sie einen Kesselwirkungsgrad von mindestens 88 % (bzw. einen feuerungstechnischen Wirkungsgrad von 88 % bei Pelletsöfen für den Wohnbereich) und die gleichen Emissionsuntergrenzen wie Scheitholzvergaserkessel erreichen.

Auch hier gibt es eine Mindestförderung für Anlagen mit einem Kesselwirkungsgrad >= 90 % von:

a) 1.700 € für reine Wasserkessel-Wärmeerzeuger und

b) 1.000 € für Anlagen, die konstruktionsbedingt auch Wärme an den Aufstellraum abgeben.

Diese Informationen sind vor allem für Interessenten von Scheitholz-Pellets-Kombikesseln wichtig, bei denen der Scheitholzbereich nicht förderfähig ist.

Förderanträge können bei folgender Institution gestellt werden: Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (www.bafa.de).

Das Interessante an der neuen Förderrichtlinie ist die Möglichkeit der Doppelförderung mit anderen Förderprogrammen der Länder bis zum Zweifachen des Bundesförderbetrags. Nach Erkenntnissen des Verfassers ist dies u.a. in Thüringen und Sachsen gegeben, wo zum Teil sehr langfristig angelegte Förderprogramme die Installation von Scheitholzvergaserkesseln unterstützen. Durch die momentane Haushaltsnotlage ist allerdings jederzeit mit Änderungen, Kürzungen oder gar Streichungen von Fördermittelprogrammen zu rechnen.

Jeder Interessent sollte sich deshalb im eigenen Interesse während der Entscheidungsfindung beim zuständigen Landratsamt bzw. der nächstgelegenen Energieberatungsstelle – egal, in welchem Bundesland – genau über die aktuelle Fördersituation informieren.

Förderfähigkeit von Fünf-Sterne-Kesseln

Fünf-Sterne-Kessel besitzen die in der Bundesfördermittelrichtlinie geforderte Leistungs- und Feuerungsregelung, die es ihnen ermöglicht, wechselnde Verbrennungszustände bzw. -besonderheiten nicht nur zu erkennen, sondern mittels Veränderungen der Primär- und Sekundärluftzuführung auch aktiv zu beeinflussen. Leider erreichen nicht alle Fünf-Sterne-Kessel die vom Gesetzgeber geforderten Wirkungsgrad- und Emissionsgrenzwerte, sodass es bei der Fördermittelbeantragung beim BAFA in Eschborn zu Problemen kommen kann.

Es wird allgemein erwartet, dass viele Hersteller von gegenwärtig nicht förderfähigen Modellen das Leistungsvermögen ihrer Kessel durch konstruktive Veränderungen bzw. durch die Integration sensorgestützter Steuerungen kurzfristig erhöhen werden. Diese qualitativen Verbesserungen sind anschließend in einer unabhängigen Prüfanstalt unter definierten Bedingungen nachzuweisen. Erst danach, d.h., nach der Vorlage entsprechender Prüfberichte (die eine Erfüllung der Wirkungsgrad- und Emissionsvorgaben auch sicher belegen), ist eine Bundesförderung durch das BAFA in Eschborn für das entsprechende Modell möglich.

Im Interesse einer problemlosen Antragsbearbeitung wird abschließend daran erinnert, dass mit dem Vorhaben – egal wie groß der Zeitdruck auch sein möge – vor Antragstellung nicht begonnen werden darf. Als Vorhabensbeginn definiert der Richtliniengeber in Punkt 4.1 der Fördermittelrichtlinie den „Abschluss eines der Ausführung zuzurechnenden Lieferungs- oder Leistungsvertrags“. Eingeholte Angebote bzw. Planungsleistungen zählen nicht dazu und dürfen folglich vor Antragstellung erbracht werden.

Empfehlungen zur technischen Bewertung der Kesselsysteme

Brennholzlagerung

Bei allen Scheitholzvergaserkesseln werden hohe Ansprüche an die Trockenheit des Holzes gestellt. Brennholz sollte mindestens 1,5 Jahre regengeschützt gelagert werden. Hierfür ist eine geeignete – und nach Möglichkeit überdachte – Lagerfläche für zwei bis drei Jahresbedarfsmengen erforderlich.

Abhängigkeit des gewichtsbezogenen Holzheizwerts von der relativen Holzfeuchte

Die Abbildung zeigt, dass es bei ausreichender Trocknung durchaus möglich ist, den Heizwert des eigenen Holzes fast zu verdoppeln (Trocknung von waldfrischem Holz mit einer Holzfeuchte von 100 % auf 20 %). Damit würde sich der Holzverbrauch fast halbieren.

• Die relative Holzfeuchte (u) errechnet sich aus dem Quotienten des Wasseranteils im Holz (kg) durch das Darrgewicht (kg).
• Der Wassergehalt (w) des Holzes errechnet sich aus dem Quotienten des Wasseranteils im Holz (kg) durch das Frischgewicht (kg).
• Waldfrisches Holz besitzt i.d.R. Wassergehalte von 40–50 % bzw. relative Holzfeuchten zwischen 70 und 100 %.
• Gut getrocknetes Brennholz sollte Wassergehalte von 17–23 % bzw. relative Holzfeuchten zwischen 20 und 30 % besitzen – dazu sind je nach Baumart und Spaltgröße des Holzes bei Lufttrocknung 1,5 bis 2,5 Lagerjahre notwendig.

Brennholzauswahl / Brennholzbeschaffung

Hartlaubholz (BU, EI) hat einen höheren Heizwert pro Raummeter (Rm) als Nadelholz (FI, KI). Dies führt im gleichen Kessel zu einer längeren Brenndauer im Voll- und Teillastbetrieb und damit zu längeren Nachlegeintervallen. Trotz alledem ist auch beim schwerpunktmäßigen Verfeuern von Buchen- bzw. Eichenbrennholz ein begrenzter Nadelholzvorrat für das Anzünden/Schüren des Kessels sinnvoll. Damit wird die notwendige Betriebstemperatur für eine stabile Vergasung wesentlich schneller erreicht als beim ausschließlichen Verfeuern von reinem Laubholz. Als Faustregel sollte ein Nadel-/Laubholzvorrat im Verhältnis von 1 : 5 bis 1 : 8 gelagert werden (d.h. für 10 Rm Laubbrennholz 1,5 bis 2 Rm Nadelbrennholz einplanen).

Abfallholznutzung

Es wird darauf hingewiesen, dass entsprechend der 1. Bundesimmissionsschutzverordnung (1. BImSchV – Verordnung über Kleinfeuerungsanlagen) für Holz- bzw. Holzvergaserkessel nur naturbelassenes stückiges Holz bzw. Holzprodukte (Sperrholz, Spanplatten etc.) als Brennstoff zugelassen sind. Mit Holzschutzmitteln bzw. mit halogenorganischen Verbindungen behandeltes Holz gehört nicht in eine solche Verbrennungsanlage. Die hier bei der Oxidation freigesetzten Reaktionsprodukte sind gesundheitlich bedenklich und zum Teil krebserregend.

Optimale Brennholzaufbereitung

Um Brennholz effektiv zu lagern, sollte es vor dem Aufsetzen auf Betriebs- bzw. Ofenlängen zerschnitten und gespalten werden. Dies ist wesentlich produktiver und damit arbeitssparender als das Stapeln von Einmeterlängen (rund oder gespalten), die vor dem Verfeuern nochmals zersägt werden müssen. Darüber hinaus garantiert die kurze Brennholzlänge in Verbindung mit den offenen Innenflächen der Spaltstücke eine optimale Trocknung. Spaltstücke sollten einen Maximaldurchmesser von 15 cm nicht überschreiten.

Scheitholz- bzw. Füllraumlänge / Füllraumtür

Für die Brennholzbereitstellung und -lagerung ist die max. Brennholzlänge entscheidend, die im Kessel verfeuert werden kann. Der überwiegende Teil der in den letzten Jahren neu vorgestellten Anlagen ist deshalb für das Befüllen von 50 cm langem Scheitholz ausgelegt. Der Innenraum sollte hier immer etwas größer sein, um auch etwas längere Abschnitte (die beim ungenauen Zersägen immer entstehen können) problemlos aufnehmen zu können.

In Verbindung mit einer entsprechend groß bemessenen Beschickungstür wird damit das eigentliche Heizen/Nachlegen beträchtlich vereinfacht. Bei einigen Holzvergaserkesseln ist jedoch die Füllöffnung sehr klein und der Abstand der Unterkante der Öffnung zum Boden des Kesselinnenraums derart groß, dass ein geordnetes Einschichten der Holzscheite problematisch ist. Darüber hinaus ist hier die Verbrennungsgefahr für die Hände beim Nachfüllen eines gerade leer gebrannten Kessels sehr groß. Da das Holz für einen störungsfreien Abbrand möglichst dicht eingeschichtet werden muss, werden ausgereifte Konstruktionen in der Grundausstattung mit zwei übereinander befindlichen Beschickungstüren (Fröling, Strebel) oder mit einer großen Einfülltür mit tief liegender Unterkante angeboten (Guntamatic, Harreither, Lopper, Schmid, Windhager etc.). Eine besonders pfiffige Lösung ist die Anordnung einer schrägen Befülltür von vorn, die teils mit Gasdruckunterstützung (ähnlich der Heckklappe eines Pkw) schräg nach oben öffnet (Eder, Fischer, Guntamatic, HDG Bavaria, Lopper, Schmid). Das bequeme Beschicken eines Holzheizkessels ist vor allem beim Dauerbetrieb im Winter ein nicht zu unterschätzender Vorteil.

Merkmale u.a.: schräge vordere Befülltür, Stahlrost, stehende Hochtemperaturkammer, Schürtür gestattet Anzünden im befüllten Zustand

Ofen mit schräger vorderer Befülltür (HDG Bavaria: Euro 50)

Füllschachtvolumen / Füllschachtboden / Brenndauer

Der Füllschachtinhalt des Vergaserkessels ist zusammen mit einem hohen Kesselwirkungsgrad hauptverantwortlich für dessen Brenndauer und damit mitentscheidend für einen hohen Heizungskomfort. Diese Angaben wurden deshalb sehr detailliert abgefragt und sind teilweise sehr widersprüchlich. Es wird ausdrücklich davor gewarnt, die Prospekt- und Herstellerangaben zur Brenndauer eines Kessels im Voll- und Teillastbereich ungeprüft zu übernehmen. Prospektangaben zur Brenndauer beziehen sich teils auf berechnete Werte, die im praktischen Heizungsbetrieb kaum erreicht werden können. Hier sollte vom Kunden ein Prüfbericht angefordert werden, auch wenn seit dem Jahr 2002 das neue Gewährleistungsrecht in Deutschland eine größere Objektivität verlangt. Ein weiteres Konstruktionsmerkmal des Füllschachts ist die Ausführung des Füllschachtbodens. Hier müssen zwei gegensätzliche konstruktive Anforderungen gelöst werden:

• einerseits eine möglichst hohe Stabilität gegen den Aufprall herabfallender Hölzer zu garantieren – hier ist hitzebeständiger Stahl das richtige Material;
• andererseits eine möglichst hohe Wärmespeicherkapazität zu sichern, um ein hoch reaktives und heißes Glutbett unmittelbar vor der Nachverbrennungskammer zu erhalten – hier ist Schamotte das richtige Material.

Reiner Stahl speichert nicht genug Wärme – reiner Schamotte ist schlag- und stoßempfindlich.

Das Optimum aller bisherigen Konstruktionen am Markt bietet die Firma Lopper mit ihrem keramischen Wabenrost an. Der stählerne Wabenrost sorgt für Stabilität, die eingesetzten Schamottewaben für eine ausreichend heiße Glutzone. Die kleinen Schamottewaben sind darüber hinaus leicht auszuwechseln.

Die Wucht des Aufpralls eines achtlos in den Füllschacht geworfenen schweren Buchenholzscheits von 50 cm Länge, welches womöglich mit einer Ecke auf einem teuren Schamottebodenteil „landet“, sollte den Konstrukteuren reiner Schamotteböden zu denken geben.

Berechnungsbeispiele des Installateurs zur Anlagendimensionierung:

Nutzbarer Energiegehalt einer Brennstofffüllung

Theoretische Brenndauer mit einer Brennstofffüllung

Die Reduktion des Füllraumvolumens durch einen Schichtmaß-Umrechnungsfaktor (analog der Umrechnung von Raummeter in Festmeter in der Forstwirtschaft) ist erforderlich, weil das Holz nie so exakt eingefüllt werden kann, dass keine Luftspalten mehr zwischen den Holzscheiten vorhanden sind. Darüber hinaus kann die max. Länge des Füllraums ebenfalls nicht ausgereizt werden, damit keine Probleme mit dem Verschließen der Fülltür auftreten. Außerdem sollte das Holz immer „luftumspült“ sein, um einen ausreichenden Luftüberschuss für die Vergasung zu gewährleisten.

Die praktische Brenndauer bei 50 % Teillast ist nicht immer doppelt so hoch wie im Volllastbetrieb. Das gilt vor allem für einen Kaltstart, bei dem erst alle feuerungsbeaufschlagten Teile die Betriebstemperatur erreicht haben müssen. Erst wenn die Vergasung stabil – d.h. voll regelbar – abläuft (i.d.R. nach 10–30 min je nach Kesseltyp und Anheizqualität), kann auf Teillastbetrieb umgeschaltet werden. Dies sollte von der Regelungselektronik erkannt werden.

Praxiswerte für die Kesselbrenndauer

Ein 25- bis 30-kW-Kessel mit einem Füllschachtvolumen kleiner als 100 l kann deshalb im Volllastbereich auch bei der Verbrennung von Buchenholz unmöglich fünf Stunden lang brennen. Hierfür ist ganz einfach zu wenig Brennstoff vorhanden. Es wird deshalb empfohlen, beim Kauf auf ein Modell mit ausreichend dimensioniertem Füllschachtvolumen zu achten.

Kesselwirkungsgrad

Scheitholzvergaserkessel besitzen konstruktionsbedingt Kesselwirkungsgrade von mindestens 80 bis über 90 % und haben damit eine Spitzenposition im Vergleich verschiedener Scheitholzverbrennungssysteme (Kamine, Kaminöfen etc.). Für eine Förderung entsprechend dem neuen Bundesprogramm sind neben anderen Kriterien mindestens 88 % erforderlich. In diesem Zusammenhang ist die Stärke der Kesselisolierung wichtig, um die Abstrahlung zu minimieren und die erzeugte Wärme mit möglichst geringem Verlust in den Heizkreislauf einzubringen. Die bisher geprüften höchsten Kesselwirkungsgrade bei Modellen im Nennleistungsbereich von 15–50 kW liegen bei 90–93 %.

Im Zusammenhang mit der Wirkungsgraddiskussion wird von einigen Herstellern im Prospekt mit dem feuerungstechnischen Wirkungsgrad argumentiert, um die Überlegenheit des eigenen Produkts hervorzuheben. Das ist irreführend, da dieser Wert lediglich den Ausnutzungsgrad der im Kessel freigesetzten Wärmemenge im Verhältnis zum Wärmeinhalt des eingesetzten Brennstoffs angibt.

Der Kesselwirkungsgrad dagegen gibt das Verhältnis der nutzbaren Wärmemenge (Vorlaufleistung des Kessels) zum Wärmeinhalt des eingesetzten Brennstoffs an. Da hier alle Verlustquellen an der Wärmeerzeugungsanlage einbezogen werden (Abstrahlungsverluste, Abgasverluste etc.), ist er für einen Kesselvergleich wesentlich objektiver (aber dadurch auch niedriger als der feuerungstechnische Wirkungsgrad). Der technisch erreichbare Kesselwirkungsgrad am Aufstellungsort ist darüber hinaus auch von den Schornsteinverhältnissen abhängig. Viele Scheitholzvergaserkessel gestatten eine Regulation der Abgastemperatur durch Veränderungen der Rauchgasführung im Wärmetauscher. Je mehr Schikanen (Turbulatoren) das Rauchgas nach dem Verlassen der heißen Brennkammer im Wärmetauscher überwinden muss, desto mehr Wärme kann es geben, desto niedriger ist die Abgastemperatur und desto höher ist folglich der Kesselwirkungsgrad. Je „kälter“ das Abgas, desto höher ist jedoch auch die Gefahr der Schornsteinversottung durch Unterschreitung der Taupunkttemperatur. Um hier ein Abgastemperaturoptimum mit ausreichender Reserve zu erreichen, sollte die Feineinstellung des Scheitholzvergaserkessels am Aufstellungsort stets von einem Fachmann durchgeführt werden. Die dargelegten Kriterien zeigen deutlich, dass ein objektiver Kesselwirkungsgradvergleich nur in Prüfanstalten bei definierten Abgasbedingungen möglich ist.

Kesselabmessungen

Diese Frage ist immer dann wichtig, wenn der Kessel auf dem Weg zum angedachten Standplatz eine schmale Tür oder eine andere Engstelle im Haus passieren muss. Die Angaben zu den Abmessungen der betriebsbereiten Anlage wurden deshalb in der Tabelle in der Regel um das Einbringmaß ergänzt, um dem Bauherrn zu zeigen, auf welche Minimalbreite der Kessel durch Demontage des Gebläses, der Steuerung, der Isolierung etc. „gebracht“ werden kann.

Leistungs- und Feuerungsregelung / Kesselkategorien

Dieser Bereich wird von allen Kesselherstellern sehr intensiv weiterentwickelt und den steigenden Ansprüchen der Betreiber angepasst. Ziel der Konstrukteure ist die Gewährleistung einer hohen Verbrennungs- und damit Abgasqualität im Voll- und Teillastbereich unter Berücksichtigung aller denkbaren Störgrößen während des Kesselbetriebs (unterschiedliche Holzfeuchten und damit Heizwerte, Hohlbrand, Zusammenstürzen eines Hohlbrands, Wechsel vom Voll- in den Teillastbereich bei sinkendem Wärmebedarf, Wechsel der Verbrennungstemperaturen in der Brennkammer und damit unvollständiger Ausbrand der Schwelgase, sichere Feuerungsführung in der Startphase bis zum Einsetzen einer stabilen Vergasung, Kalt- oder Warmstart, Glutbetthaltung nach Ausbrand, Restwärmenutzung etc.). Gegenwärtig werden drei verschiedene Kategorien von Scheitholzvergaserkesseln unterschieden:

• reine Volllastkessel (***)
• leistungsgeregelte Vergaserkessel (****)
• leistungs- und feuerungsgeregelte Vergaserkessel (*****)

Volllastkessel (***)

Sie garantieren nach der Zündung einen weitgehend störungsfreien Abbrand bei voller Wärmeabgabeleistung. Durch ihre in der Regel fest eingestellten oder manuell einstellbaren Primär- und Sekundärluftklappen wird eine gute Verbrennung der Holzgase in hoher Qualität gewährleistet. Da jedoch die Leistungsabgabe nicht nach unten geregelt werden kann, wird vor allem in der Übergangszeit (Frühling, Herbst) mehr Wärme produziert, als von der Wohnung oder dem Boiler (Brauchwasserspeicher) abgenommen wird. Hier ist die parallele Installation eines großen Pufferspeichers zur Aufnahme der überschüssigen Wärmeenergie notwendig.

Die Kombination eines Volllastkessels mit einem großen Pufferspeicher ist praktikabel, seit vielen Jahren erprobt und relativ preiswert. Entsprechende Kessel werden von zahlreichen Herstellern angeboten. Sie besitzen in der Regel das beste Kosten-Nutzen-Verhältnis. Auf veränderte Feuerungsbedingungen kann ein konventioneller Volllastkessel jedoch nicht reagieren. Dazu sind Sensoren notwendig, die den Feuerungsprozess kontrollieren und über Stellglieder beeinflussen können. Neueste Entwicklungen in diesem Bereich realisieren deshalb erstmalig eine Feuerungsregelung, um auch im Volllastbereich auf wechselnde Verbrennungssituationen im Kessel reagieren zu können. Damit wird jederzeit eine optimale Abgasqualität garantiert (Lopper).

Leistungsgeregelte Vergaserkessel (****)

Dieser Kesseltyp regelt die Wärmeabgabeleistung allein durch die Menge der zugeführten Primärluft. In der Regel handelt es sich hierbei um weiterentwickelte Volllastkessel mit einer separaten Gebläsesteuerung, zum Teil unterstützt durch eine Primärluftregelung. Obwohl auch bei diesen Modellen der Volllastbetrieb im Interesse einer schadstoffarmen Holzverbrennung gewünscht wird (Pufferspeichergröße beachten), ist durch eine entsprechende Steuerung des Gebläses (teils auch Abschaltung) in Abhängigkeit von der Wärmeabnahme im System eine begrenzte Drosselung des Verbrennungsprozesses und damit eine Begrenzung der Schwelgasproduktion möglich. Somit verlängert sich die Brenndauer. Diese Leistungsregelung kann manuell oder automatisch erfolgen und wird in der Regel von einem Kesselwasserthermostaten ausgelöst. Durch das Fehlen einer Feuerungsregelung bleibt jedoch im Teillastbereich auch bei wechselnder Holzfeuchte, bei Hohlbränden und damit auch wechselnden Feuerungstemperaturen das Primär- und Sekundärluftverhältnis konstant, wodurch die Verschwelungs- und die Teerabscheidegefahr infolge eines unvollständigen Ausbrands der Holzgase steigen. Dabei entstehen hohe Emissionen. Hier manuell nachzuregeln, ist aufgrund der sich kurzfristig ändernden Verbrennungszustände im Kessel praktisch unmöglich.

Leistungs- und feuerungsgeregelte Vergaserkessel (*****)

Sie stellen die bislang höchste Entwicklungsstufe der Verbrennung von Scheitholz dar. Eine Leistungsregelung erfolgt auch hier entsprechend der aktuellen Wärmeabnahme in der Wohnung durch Veränderung der Gebläsedrehzahl und/oder der Primärluftzuführung. Zusätzlich zur Leistungsregelung besitzen diese Kessel jedoch noch eine Feuerungsregelung, die in der Lage ist, wechselnde Verbrennungszustände zu erkennen und im Interesse einer sehr hohen Abgasqualität zu beeinflussen. Ein Mangel an Sekundärluft führt bekanntlich zur unvollständigen Oxidation der produzierten Schwelgase, während ein Sekundärluftüberschuss durch eine Absenkung der Flammtemperatur ebenfalls einen nicht befriedigenden Ausbrand zur Folge hat. In beiden Fällen treten Emissionsspitzen auf, die vom Betreiber aus Umweltschutzgründen vermieden werden sollten. Um dies zu garantieren, werden gegenwärtig Temperaturfühler unmittelbar hinter der Verbrennungskammer und/oder Lambdasonden zur Messung des O2-Gehalts im Abgasrohr eingesetzt.

Die erfassten Messwerte werden durch eine kesseleigene Elektronik ausgewertet und führen je nach Bedarf zu einer automatischen Veränderung der Primär- und/oder Sekundärluftzuführung. Dadurch kann auch bei schwierigen Feuerungsverhältnissen eine annähernd gleichbleibend gute Ausbrand- und damit Abgasqualität erzielt werden. Zukünftig verschärfte Emissionsvorschriften für Kleinfeuerungsanlagen können von diesem Kesseltyp mit hoher Sicherheit eingehalten werden. Leistungs- und feuerungsgeregelte Vergaserkessel haben mit ihrer Automatik das Prinzip „Holz anlegen – starten – vergessen“ weitgehend verwirklicht. Sie garantieren maximalen Heizungskomfort und optimalen Ausbrand. Das neue Bundesförderprogramm ist nur mit Fünf-Sterne-Kesseln im Nennleistungsbereich = 15 kW zu erfüllen. Allerdings erreichen konstruktionsbedingt nicht alle Modelle den geforderten Kesselwirkungsgrad von 88 % und die festgelegten Emissionsgrenzen.

1 großer Füllraum
2 isolierte Glühzonenbrennkammer
3 Lambdasonde
4 Regelung (komplett für Kessel, Puffer, Boiler und Heizungspumpen)
5 separate Schürtür
6 Schwelgasabsaugung
7 Primär- und Sekundärluftstellmotor
8 geregeltes Abgasgebläse
9 Abgastemperaturfühler
10 Entaschungstür
11 Wärmetauscherreinigung mit Reinigungsturbulatoren (von außen bedienbar)
12 Weg der Verbrennungsluft

Ofen mit feuerungsgeregeltem Vergaserkessel (ETA SH-20)

Scheitholzvergaserkessel bis 50 kW für 75–100 cm langes Scheitholz

Sie sind vor allem im bäuerlichen Sektor als Wärmeerzeuger für Wohn- und Betriebs- bzw. Stallgebäude gefragt, vereinfachen sie doch die Scheitholzbereitstellung wesentlich.

Entwicklung der Abgasemissionen und Wirkungsgrade von scheitholzbetriebenen Kesselanlagen (Jungmeier u.a., 1999)

Gegenüber den früheren Oberbrandkesseln mit einem einfachen Verbrennungsrost, bei denen Holzscheite im Befüllraum vergast und verbrannt wurden, sorgen die neuen Vergaserkesselmodelle – dank ihrer durchdachten Konstruktion – für einen Innovationssprung. Ihnen ist es zu verdanken, dass durch den hervorragenden Ausbrand der Holzgase die Kesselwirkungsgrade von im Durchschnitt 66 % auf 86 % gesteigert sowie die Abgasemissionen von CO um 90–97 % und von unverbrannten Kohlenwasserstoffen um ca. 90 % gesenkt werden konnten. Vor allem diese überzeugenden Ergebnisse haben die Länder der Bundesrepublik Deutschland Anfang der 90er-Jahre veranlasst, die Kategorie der Scheitholzvergaserkessel in ihre Förderprogramme aufzunehmen.

Pufferspeicher / Kombispeicher für Holzfeuerungsanlagen

Ein Pufferspeicher ist ein voll isolierter Wasserbehälter, der überschüssige und von der Wohnung momentan nicht benötigte Heizkesselenergie aufnehmen kann. Er dient zur Wohnraumheizung nach Ausbrand des Wärmeerzeugers. Für Scheitholzvergaserkessel gehört ein Pufferspeicher zur notwendigen Grundausstattung. In der Praxis bedeutet dies, dass z.B. in der Übergangszeit bei einmaligem Heizen pro Tag die Wohnung selbst mehrere Stunden nach Ausbrand des Kessels mit dem Heißwasser des Pufferspeichers weiterbeheizt werden kann. Dadurch lässt sich der Gesamtwirkungsgrad einer Holzheizung beträchtlich steigern. Als Auslegungsfaustregel bei der Wahl des Pufferspeichervolumens werden mindestens 50 l/kW Nennleistung empfohlen, d.h., die Energie einer Brennstofffüllung sollte weitgehend (= 75 %) vom Pufferspeicher aufgenommen werden können!

Da das aktuelle Bundesförderprogramm jedoch ein Mindestpufferspeichervolumen von 55 l/kW Nennleistung fordert, wird in den folgenden Tabellen kurz auf die Möglichkeiten, Vor- und Nachteile großer bzw. kleiner Pufferspeicher im praktischen Heizungsbetrieb eingegangen.

Generell sollte ein Pufferspeicher nicht nach der Kesselleistung, sondern nach dem vorhandenen Füllraumvolumen für den Holzbrennstoff ausgelegt werden. Nur das Füllraumvolumen entscheidet, mit welcher Energiemenge (chemisch gebundene Energie des Brennholzes in kWh) der Kessel befüllt werden kann. Die Kesselleistung in Kilowatt gibt lediglich an, mit welcher Intensität bzw. Geschwindigkeit dieses Energiepotenzial pro Stunde in Wärme freigesetzt wird (siehe auch folgende Tabelle).

Abhängigkeit der Kesselbrenndauer vom Füllraumvolumen

Die Wahrscheinlichkeit, dass bei 14 kW Kesselleistung während der zehnstündigen Betriebszeit eine Wärmeabforderung der Wohnung bzw. des Brauchwasserspeichers (Boilers) kommt, ist relativ hoch. Folglich kann hier das notwendige Pufferspeichervolumen kleiner gewählt werden als bei dem doppelt so leistungsstarken Modell mit 28 kW. Bei diesem großen Kessel ist bereits nach fünf Stunden alles vorbei, sodass hier ein größeres Risiko besteht, die anfallende Wärme in dieser Zeit nicht sinnvoll abzusetzen. Dies wird mit einem größeren Pufferspeicher vermieden. Aber was ist in diesem Zusammenhang eigentlich groß und was ist klein? Um diese Frage zu beantworten, wurde folgende Tabelle erstellt.

Notwendiges Pufferspeichervolumen, falls ein voll befüllter Scheitholzvergaserkessel gestartet wird, obwohl in der Wohnung keine Wärme abgenommen werden kann

Berechnungsmodus:

spezifische Wärmekapazität C = Wärmemenge/(Masse × ΔT)

• Vorgaben: 1 l Wasser = 1 kg Wasser
• 1 kWh = 3.600 kJ
• spezifische Wärmekapazität des Wassers als Speichermedium: 4,186 kJ/kg × K
• ΔT (nutzbare Temperaturdifferenz des Pufferspeichers): 70 K
• Wärmemenge einer Brennholzfüllung: y kWh × 3.600 = 3.600y kJ

Da nicht erwartet wird, dass ein Nutzer seinen Scheitholzvergaserkessel voll befüllt startet, obwohl kein Wärmebedarf vorhanden ist, kann das errechnete Pufferspeichervolumen selbstverständlich etwas kleiner gewählt werden.

Vor- und Nachteile großer Pufferspeicher, die den Energiegehalt mindestens einer kompletten Kesselfüllung aufnehmen können

Vor- und Nachteile kleiner Pufferspeicher, die nur den Energiegehalt von max. einer halben Kesselfüllung aufnehmen können

Nach Wertung aller Vor- und Nachteile verschiedener Pufferspeichergrößen ist erkennbar, dass dieser Wasserspeicher im Zweifelsfall eher etwas größer als zu klein gewählt werden sollte. Ein Nutzer, der das Befüllen des Kessels innerhalb der Familie auf viele Schultern verteilen kann, der ohne Probleme auch mehrere Befüll- bzw. Nachlegeintervalle pro Tag akzeptiert, kann sich aus finanziellen Gründen an der Untergrenze von 50–55 l/kW orientieren. Ein Nutzer, der von seinem Kessel einen weitgehend autonomen Betrieb erwartet und der aus Zeitgründen nur maximal einmal pro Tag nachlegen kann oder will, sollte eher ein Pufferspeichervolumen von 100 l/kW wählen.

Kombispeicher

Kombispeicher sind voll isolierte Wasserbehälter (Pufferspeicher), die der Wohnraumheizung und der Brauchwassererzeugung dienen. Sie werden bevorzugt in Holzheizungs-, Solar- und Wärmepumpensystemen als Energiezentrale integriert, um Schwankungen zwischen Wärmeangebot und -nachfrage auszugleichen. Um diese Funktionen parallel erfüllen zu können, gibt es zwei konstruktive Wege:

• TT-Kombispeicher (Tank im Tank) sind Pufferspeicher, in deren Innerem ein zweiter Behälter für die Brauchwassererwärmung (Boiler) integriert ist.

Merkmale: Tank-im-Tank-System, Strömungskamin, doppelter Korrosionsschutz, starke Manteldämmung (120 mm), tief liegender Solarwärmetauscher

Kombispeicher (Wagner: TERMO-Kombispeicher)

• Der BD-Kombispeicher (Brauchwasser-Durchlauf-Kombispeicher) sind Pufferspeicher mit innen und/oder außen liegenden Wärmetauschern, die eine effiziente Wärmeein- und -auskopplung zum bzw. vom Heizungswasser ohne das Vorhalten eines Brauchwasservorrats gestatten (verschiedene Energiequellen möglich).

Holz-Solar- bzw. Holz-Wärmepumpen-Kopplung

Um die bei einer Scheitholzkesselanlage zwangsweise notwendige Investition in einen Pufferspeicher gleichzeitig für die spürbare Verbesserung des Heizungs- und damit Wohnkomforts im Sommerhalbjahr zu nutzen, sollte die Einbindung einer solarthermischen oder Wärmepumpenanlage in das geplante Holzheizungssystem überprüft werden. Gerade für die Absicherung des sommerlichen Brauchwasserwärmebedarfs ergänzen sich beide Wärmequellen ideal. Zentrales und verbindendes Element wäre ein Kombispeicher für die Wohnraumbeheizung und/oder die Brauchwassererzeugung. Während im Winterhalbjahr dieser Speicher hauptsächlich als Puffer für die zu viel produzierte Wärmeenergie der Holzkesselanlage benötigt wird (die sich bekanntlich bei einer Scheitholzvergaserkesselanlage nur in engen Grenzen regeln lässt), wird der gleiche Speicher im Sommer für die tagsüber reichlich einfallende Sonnenenergie genutzt, um dem Nutzer am Abend ausreichend warmes Brauchwasser bereitstellen zu können.

Holz-Solar-Kopplung (CONSOLAR SOLUS II 1050L/2200L)

Durch diese Kopplung kann das sommerliche Anheizen der Holzkesselanlage in der Regel unterbleiben. Darüber hinaus besteht keine zwingende Notwendigkeit mehr zum Betrieb eines automatischen Zweitkessels. Die beschriebene Kopplung von Holz- und Sonnenenergie ermöglicht eine ganzjährige, zu 100 % regenerative und zuverlässige Wärmeenergieversorgung für den Wohnbereich. Derartige technische Lösungen werden deshalb bereits in der regionalen Förderpolitik mit einem Bonus berücksichtigt (z.B. in Thüringen: zusätzliche Prämie von 1.000 € zur Einzelförderung der Scheitholzvergaserkessel- und der Solaranlage bei paralleler Beantragung).

Beurteilung einer Kombispeicherkonstruktion

Wasser schichtet sich aufgrund seiner temperaturabhängigen Dichte in einem Puffer- bzw. Kombispeicher so, dass sich die heißeste Zone am höchsten Punkt des Speichers einstellt. Je wärmer das Wasser wird, desto leichter ist es. (1 l Wasser mit 90 °C wiegt ca. 3,5 % weniger als 1 l Wasser mit 20 °C. Dies ist für den Installateur u.a. wichtig zur Berechnung des in das System zu integrierenden Ausdehnungsgefäßes.) In einer ausgereiften Konstruktion ist es deshalb ohne Weiteres möglich, trotz knappen Wärmeenergieangebots im oberen Speicherdrittel heißes Brauchwasser mit > 45 °C zu erzeugen (bzw. die Wohnung zu beheizen), obwohl im unteren Bereich nur 20 °C gemessen werden.

Kennzeichen moderner Kombispeicher ist eine Vielzahl konstruktiver Details, die erst in ihrer Gesamtheit das o.g. Ziel erreichen. Dazu gehören u.a.:

• Einbindung des Solarwärmetauschers am tiefsten Punkt des Kombispeichers, um die größte Temperaturdifferenz für einen effektiven Wärmeübergang nutzen zu können.
• Vermeidung von Rohranschlüssen im oberen Drittel des Kombispeichers, um das dort befindliche Heißwasser nicht durch unkontrollierte Konvektion in die Anschlüsse hinein auszukühlen. Allein durch Rohranschlüsse im oberen Speicherbereich erhöhen sich die Wärmeverluste des Systems um bis zu 50 %. Optimal ist folglich ein Kombispeicher, der sämtliche Rohranschlüsse durch den Speicherboden führt.
• Vergrößerung der Rohrdurchmesser aller in den Speicher einlaufenden Anschlüsse, um bei gleichem Volumendurchsatz die Strömungsgeschwindigkeit des Warm- bzw. Heißwassers so zu verlangsamen, dass die Einströmgeschwindigkeit von der temperaturabhängigen Konvektion überdeckt wird.
• Eventuell Anbringung von Prallblechen an allen Rohreinläufen, um das Entstehen von Wirbeln weitgehend zu unterbinden.
• Einbindung des Warmwasserwärmetauschers bzw. Boilers am höchsten Punkt des Speichers, um die heißeste Zone für die Brauchwassererzeugung nutzen zu können.
• Anbringung von strömungstechnischen Vorrichtungen, um das am Warmwasserwärmetauscher im obersten Bereich abgekühlte Speicherwasser nicht unkontrolliert nach unten absinken zu lassen. Damit würden bei einer längeren Brauchwasserentnahme (Baden, Duschen) große Kaltwasserwirbel entstehen, die auf ihrem Weg nach unten die mühsam hergestellte Temperaturschichtung wieder zerstören.
• Anbringung von strömungstechnischen Vorrichtungen, um das am Solarwärmetauscher am untersten Punkt des Kombispeichers entstehende Heißwasser nicht unkontrolliert nach oben steigen zu lassen. Auch hier würden an einem sonnigen Tag Heißwasserwirbel entstehen, die sich auf ihrem Weg nach oben mit kälterem Wasser vermischen und die Temperaturschichtung negativ beeinflussen.
• Dimensionierung des Kombispeichers als schlanker, aber hoher Wassertank, um eine optimale Temperaturschichtung zu erreichen. Je schlanker ein Kombispeicher bei gleichem Volumen angeboten wird, desto weiter sind die sehr heißen und die sehr kalten Temperaturschichten voneinander getrennt, desto geringer sind Temperaturausgleichsvorgänge und desto stabiler ist die gewünschte Schichtung.
• Mindestdämmung des Speichers mit 80 mm Hartschaum bzw. 120 mm Weichschaumisolierung.

Die Qualität eines Kombispeichers zeigt sich nicht im Winter, wenn in der Regel reichlich Wärmeenergie von der Scheitholzkesselanlage zur Verfügung steht, sondern im Sommerhalbjahr bei knappem Solarenergieangebot. Hier ist eine exzellente Schichtung des Warmwassers wichtig. Er ist deshalb so zu konstruieren, dass trotz aller Zu- und Ablaufvorgänge im System die vertikale Durchmischung der unterschiedlich temperierten Speicherwasserschichten weitgehend unterbunden wird.

Quelle und Bildnachweis:

Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR) www.fnr.de, Hofplatz 1 18276 Gülzow, mit Förderung des Bundesministeriums für Verbraucherschutz, Ernährung und Landwirtschaft

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