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Holzkessel |
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Kesselkategorien
für Scheitholzvergaserkessel
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Holzkessel bis ca. 70 kW werden in
verschiedenen Kategorien mit ganz unterschiedlichen Eigenschaften und
Anwendungen unterteilt.
Von einem einfachen Naturzugkessel ohne
Pufferspeicher ist kein großer Komfort zu erwarten.
Um einmal pro Woche etwas Holz aus dem Garten zu
verbrennen, benötigt man nicht unbedingt einen Vergaserkessel.
Ein guter und teuerer Vergaserkessel allein ist keine absolute
Garantie für eine optimale Holzheizung.
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Von einem Billigkessel, der ständig im Einsatz ist, kann man
keine lange Lebensdauer erwarten oder muss mit Nachfolgekosten rechnen. Bei
kleinen Holzmengen kann er aber ausreichend sein.
Für eine anwendergerechte Kesselauswahl sind einige wichtige
Punkte zu beachten, die in Prospekten, Kostenangeboten etc. nicht oder nur
teilweise zu finden sind.
Eine unabhängige Beratung ist immer zu
empfehlen.
Quelle Kesselkategorien: FNR
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Kategorie
***: Konventionelle Volllastkessel
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Kategorie ****: Leistungsgeregelte Vergaserkessel
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In d. R. mit Druckgebläse. Als preiswerte Minimallösung ab >15
kW als Beiheizkessel in Kombinationen mit Öl/ Gas zu empfehlen. > Bild
Da die Leistung nicht herunter geregelt werden
kann, wird für die Übergangszeit zur Aufnahme der überschüssigen Wärme ein
entsprechend dimensionierter Puffer
benötigt.
Primär- und Sekundärluftklappen sind fest eingestellt oder
manuell einstellbar.
Keine oder kurze Gluterhaltung. Empfindlich gegen veränderte
Feuerungsbedingungen.
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Das Druck- oder Saugzuggebläse regelt die Wärmeabgabe allein durch die Menge der zugeführten
Primärluft.
Probleme
(Holzfeuchte, Hohlbrand, wechselnde
Feuerungstemperaturen) ergeben sich im Teillastbetrieb.
Gefahr von Verschwelung
und Teerabscheidung.
Gute Lösung nur mit ausreichend dimensionierten Puffer in
Kombinationen mit ÖL/ Gas, mit kleinen Einschränkungen auch ohne Kombination
einsetzbar.
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Kategorie *****: Leistungs- und feuerungsgeregelte
Vergaserkessel
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"Holz anlegen - starten - vergessen"
Eine zusätzliche Feuerungsregelung erkennt und beeinflusst
wechselnde Verbrennungszustände.
Zur Erfassung werden Temperaturfühler oder
Lambdasonden (Messung O2-gehalt)
im Abgasstutzen eingesetzt.
Somit wird automatisch die Primär- und/ oder
Sekundärluftzuführung verändert und es kann auch bei schwierigen
Feuerungsvehältnissen eine annähernd gleich bleibend gute Ausbrand- und damit
Abgasqualität erzielt werden.
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Mit Saugzuggebläse, vollautomatische Verbrennung mit maximalem
Wirkungsgrad. >
Bild
Optimale Lösung
mit Puffer als reine Holzheizung für
Dauereinsatz im ganzen Jahr, Kombination nicht unbedingt erforderlich,
saubere Verbrennung auch im Teillastbereich,
minimaler Holzverbrauch, lange Brenndauer und Gluterhaltung, großer Komfort,
geringer Bedienungsaufwand, minimale
Rauchentwicklung, schnelle Amortisation.
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1. Scheitholzvergaserkessel (bis ca. 70 kW)
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Feuerungsprinzip |
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Prinzip unterer Abbrand
Die Entwicklung des
unteren Abbrandes war ein Quantensprung in der Entwicklung der
Feuerungstechnik für Scheitholz-Vergaserkessel.
Die Heißgase werden
nicht nach oben abgeführt, sondern die Flammen breiten sich unterhalb des
Feuerraumbodens oder zur Seite hin aus. Dadurch nimmt nur die jeweils
unterste Schicht des Brennstoffes an der Verbrennung teil.
Die im Bereich der
Primärluftzufuhr freigesetzten Brenngase werden über einen Gebläsezug in die
Brennkammer gelenkt, in der sie unter Sekundärluftzufuhr nachverbrennen.
(Brennkammer unten: Sturzbrand,
Brennkammer seitlich: seitlicher Unterbrand).
Das über der
Glutzone liegende Holz dient als Brennstoffreserve.
Vorteile:
Die Füllmenge ist
für den Verbrennungsablauf unerheblich. Bei großem Füllraumvolumen
kann ein häufiges Nachlegen unterbleiben. Durch die relativ
kontinuierliche pyrolytische Zersetzung und Vergasung des Brennstoffes lässt
sich die Verbrennungsluftmenge gut anpassen, wodurch guter Ausbrand und somit
hohe Verbrennungsqualität erreicht werden.
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Nachteile:
Eine Zwangsbelüftung
mit Saug- oder Druckgebläse ist in d. R. erforderlich.
Nachfüllen während
der Hauptabbrandphase nur bedingt möglich.
Bei
einigen Kesselkonstruktionen evtl. Gefahr von Lochbrand
(Brückenbildung über dem Glutbett) mit hohen Emissionen.
Anwendung:
Häufig angewendet
bei Stückholz- oder Hackgut-Zentralheizungskessel.
Merkmale bei Kesseln mit unteren Abbrand
1. Räumliche Trennung von Vergasung und Nachverbrennung
(Übereinander >
Bild oder nebeneinander >
Bild).
2. Separate Sekundärluftkanäle direkt vor der
Nachverbrennungszone.
3. Hochtemperaturbrennkammer für die Endverbrennung der
Holzgase mit frischer Sekundärluft.
4. Druck- oder Saugzuggebläse zum schnellen Aufbau stabiler
Strömungsverhältnisse in der Brennkammer, auch bei ungünstigem Schornsteinzug.
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Wirkungsgrad, Brennstoffverbrauch,
Emissionen |
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Kesselwirkungsgrad
Im Idealfall sollte der
maximal mögliche Kesselwirkungsgrad immer unter allen Bedingungen erreicht
werden.
Bei Vergaserkesseln liegt der
maximale Wirkungsgrad bei > 80%.
Volllast-Vergaserkessel erreichen ca. bis
83%, leistungsgeregelte Vergaserkessel bis ca. 88% und leistungs- und
feuerungsgeregelte bis ca. 92%.
Das erreicht man durch die nochmalige
Verbrennung der Abgase in einer getrennten heißen Brennkammer unter geregelter
Zuführung von frischer Sekundärluft (Sauerstoff) in Verbindung mit mehreren
Regelsystemen.
Das Ergebnis ist eine zu
fast 100% saubere, rückstandsfreie Verbrennung, in Verbindung mit einer
zusätzlichen Feuerungsregelung auch unter ungünstigen Bedingungen. Im Rauchgas
ist fast nur noch Wasserdampf enthalten. |
Brennstoffverbrauch
Hoher Wirkungsgrad bedeutet
hohe Energieausbeute und somit niedrigen Brennstoffverbrauch.
Bzgl. der Emissionswerte, werden auch
zukünftige Anforderungen erfüllt.
Eine große Rolle für die Anlagenauslegung
hat das Teillastverhalten (wieweit kann ein Kessel mit sauberer Verbrennung in
den Teillastbetrieb herunterfahren), die Grenze liegt bei ca. 50% Nennlast.
Alles was unter diesem Wert abläuft, muss
auch hier der Puffer aufnehmen können.
Emissionen
(Abgaseinstellung)
Die CO2-Emissionen
sollten relativ hoch sein, damit auch ein hoher Wirkungsgrad erreicht wird,
dafür aber die CO-Emissionen möglichst niedrig. |
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Heizungskomfort |
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Die Gesamtheit aller
technischen Maßnahmen (Kesselprinzip, Puffer, Kessel- und Systemregelung) bei
einer modernen Holzheizung bestimmen, neben einer absoluten sauberen
Verbrennung mit geringsten Emissionen, für den Betreiber besonders den
Heizungskomfort.
Den gewöhnten Komfort einer Öl- oder
Gasheizung zu erreichen, ist bei einer reinen Holzheizung wesentlich
schwieriger und wenn, überhaupt nur mit mehr Anlagenaufwand (= mehr
Investkosten).
Komfort besteht aus einer
Reihe von angenehmen Eigenschaften, die der Betreiber erst in der täglichen
Feuerungspraxis zu schätzen lernt oder ewig bemängeln wird, wenn sie nicht
vorhanden sind. |
Die wichtigsten zu
beachteten Merkmale
- Lange
Nachlegeintervalle
(z. B. nur 1x/Tag)
- Minimaler
Reinigungs-
und Wartungsaufwand
- Schnelle
Verfügbarkeit der Wärme nach dem Anzünden,
besonders wenn die Puffer
einmal leer gefahren wurden
- Geringer
Brennstoffbedarf durch perfekte Verbrennung und
somit weniger Zeitaufwand für die Brennstoffaufbereitung
- Einfache
Bedienung durch Automatisierung der Regelung und
Überwachung des
Verbrennungsablaufes
-
Keine
Geruchsbelästigung und Schornsteinversottung
-
Die
Möglichkeit des Einsatzes von verschiedenen holzartigen
Brennstoffen
(Scheit- und Stückholz, Holzbrikett etc.) |
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Bedienung und praktischer Betrieb |
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Anfeuern
Beispiel
Scheitholz-Vergaserkessel (Kategorie*****)
Schritt 1
Geknülltes Zeitungspapier und gefaltete Pappe (oder
Feueranzünder) auf den Rost legen und darauf dünnes Spanholz (Weichholz)
schlichten
Schritt 2
Den Kessel
teilweise oder ganz mit Scheitholz etc. dicht füllen (je nach Witterung).
Schritt 3
Taste
Anheizkontrolle drücken (Gebläse schaltet sich ein)
Schritt 4
Anzünden, ca.
30 sec. warten bis Holz knistert, Anheiztür schließen, fertig. Alles weitere erfolgt
automatisch.
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Weiterer Ablauf
- nach ca. 5 min schon 500°C
Brennkammertemperatur und fast
kein Rauch mehr aus dem Schornstein
- nach ca. 8 min 800°C, Kessel brennt und
vergast optimal
- nach 10 min schon 60°C Vorlauftemperatur
für die Heizkörper
- nach ca. 6 bis 12 h ist
das Holz verbrannt
Der richtige
Zeitpunkt für das Nachlegen
Nachgelegt wird erst bei
einer Puffertemperatur von ca. 50°C.
! Die
Kontrolle der Puffertemperatur ist die einzige manuelle Kontrolltätigkeit für
den richtigen Zeitpunkt des Nachlegens. |
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2. Scheitholz-Pellet-Kombikessel (SP-Kombikessel)
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2.1. Bauarten und
Verbrennungsprinzipien
Verfeuern von Scheitholz und Pellets in
einem Kesselsystem (vollautomatische Feuerung).
Ober- oder Unterbrandkessel mit
seitlich angebauten oder integrierten Pellet-Brenner
Oberbrandkessel eignen sich in d. R. nur für
eine Notfeuerung mit Stück- oder Scheitholz. |
Scheitholzvergaserkessel mit
seitlich angebauten oder integrierten Pellet-Brenner >
Bild
Diese Systeme garantieren optimierten Abbrand für beide
Brennstoffe und Wirkungsgrade von > 80% bei Scheitholz und > 85% bei
Pellets.
> mehr
zu SP-Kombikessel |
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3.
Naturzug-Festbrennstoffkessel
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Naturzugkessel für
feste Brennstoffe aus Gusseisen oder Stahl |
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1. Guss-Heizkessel
Die einfachen, robusten und relativ preiswerten Festbrennstoffkessel
aus soliden Gusseisen verlieren für reine Holzverbrennung
zunehmend an Bedeutung (Einschränkungen beim
Komfort etc.), da Kohle und Koks kaum noch eingesetzt werden.
Sie eignen sich besonders für die Verbrennung von Kohle und
Koks, aber nicht optimal für Holz (in d. R. relativ kleine für Kohle oder Koks
optimierte Brennkammer).
Abbrandprinzip (Art der Verbrennungsluftzufuhr)
Die Verbrennung erfolgt entweder mit unteren oder oberen
Abbrand (in d. R. nicht umstellbar).
2. Stahl-Heizkessel
> Bild
Moderne Festbrennstoffkessel aus Kesselstahl eignen sich für
Kohle und/oder Koks und zusätzlich wesentlich besser für die Verbrennung von
Holz.
Die Brennkammer ist größer (länger und höher) und somit
für Holz besser geeignet.
Der Abbrand ist in d. R. über einen Wahlhebel
einstellbar:
Unterer Abbrand für Holz und Kohle oder oberer Abbrand
für Koks.
Sofern der Abbrand nicht einstellbar ist und überwiegen Holz
verbrannt wird, sollte ein Kessel mit unteren Abbrand gewählt werden.
Naturzug-Kessel > 15 kW werden in Deutschland kaum noch angeboten.
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Regelung der Kesselleistung
Die Kesselwassertemperatur wird nur über einen einfachen
Feuerzugregler beeinflusst, der die Stellung der Luftklappe für die
Verbrennungsluft regelt.
Ein optimaler Abbrand im Teillastbetrieb ist damit nicht
möglich.
Die Nennleistung bei Holz ist geringer, als bei Kohle und Koks.
Abgasmessung
Bis max. 14,9 kW sind diese Kessel z. Z. noch nicht messpflichtig
und Pufferspeicher sind auch nicht vorgeschrieben, aber unbedingt zu
empfehlen.
Für die zukünftigen Abgasmessungen (Einhaltung der
Emissionswerte/1.BIschV) ist ein Puffer unbedingt erforderlich.
Einsatzempfehlungen
Einfache und billige Lösung, wenn Komfort keine
große Rolle spielt oder bei Kombinationen keine maximale Einsparung von Öl/
Gas erzielt werden soll.
Einsatz als Beiheizkessel in Kombinationen mit Öl/ Gas,
ohne Puffer nur in der kälteren Jahreszeit zu empfehlen.
Ohne ausreichend Puffer bei Holzfeuerung in der Übergangszeit
nicht zu empfehlen (Schwelbrand, Rauch- und Geruchsbelästigung).
Probleme stellen sich mehr oder weiniger beim Verbrennen von
Holz durch Bedienungsfehler ein, wie z. B. zu zeitiges Drosseln der Luftzufuhr,
um die Abbrandzeit zu verlängern usw.
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Vor-
und Nachteile bei
Holzfeuerung |
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Vorteile
- Relativ preiswert und robust (keine Elektronik und
Gebläse)
- Geringe Abmaße/ Platzbedarf
- Optimale Verbrennung von Kohle oder Koks als
Hauptbrennstoff
- Einsatz von Kohle/ Koks zur Glutverlängerung bei
Holzfeuerung
- Einsatz als Beiheizkessel, z. B. in Kombination mit Öl/
Gas
- Nachlegen und Ascheentleerung jederzeit möglich
- Gute Lösung zur zeitweisen Verbrennung kleiner
Holzmengen
Nachteile
- kleine Füllraumgröße, kleine Scheitholzlänge (in d. R. 33 cm)
- Hohlbrandgefahr, Kontrolle notwendig
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- Brenndauer nur 1 bis 3 h, kurze Nachlegeintervalle
- Einhaltung der Abgaswerte nicht immer garantiert
- Teillastbetrieb nicht möglich, nur bei Volllast gute
Verbrennung
- Ohne Puffer in der Übergangszeit ohne Probleme nicht
einsetzbar
- Schwelbrand, Teer, Ruß, Geruchsbelästigung bei
Bedienfehler
- Bei Dauereinsatz (ohne Kombination) relativ hoher Verschleiß,
für Ganzjahreseinsatz nicht sehr zu empfehlen
- Zeitaufwendiger manueller Bedienungsaufwand
- Relativ hoher Brennstoffverbrauch durch
niedrigen Wirkungsgrad
- Beim Auflegen zu kleiner Holzmengen keine
optimale
Verbrennungstemperatur erreichbar
- Fast keine Gluterhaltung möglich (nur bei
Kohle, Koks)
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Bedienung und praktischer Betrieb
mit Holz für Festbrennstoffkessel mit Pufferspeicher |
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Einstellungen am Kessel |
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Beispiel:
Naturzug-Festbrennstoffkessel mit Pufferspeicher
Feuerzugregler
Die
mit dem Feuerzugregler über eine Kette verbundene Luftklappe ist während
des Abbrandes möglichst voll geöffnet zu halten. Der Feuerzugregler ist in d.
R. immer (zu jeder Jahreszeit) auf 80/90°C einzustellen.
Er hat keinen Einfluss auf eine optimale Verbrennung und
drosselt über die Kesseltemperatur nur die Luftzufuhr, auch wenn das Holz noch
nicht vollständig durchgebrannt ist.
Es wird somit nur im
Volllastbetrieb gefahren, bis das Holz völlig abgebrannt (rotglühend) ist.
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Dazu ist eine Sichtkontrolle
im Verbrennungsraum nötig. Erst jetzt sollte die Luftklappe voll schließen
(kann nur durch manuelle Kontrolle erreicht werden).
Der Puffer muss so
groß dimensioniert sein, dass immer die gesamte Wärme einer Kesselfüllung
aufgenommen werden kann, auch wenn keine Wärme im System benötigt wird.
Bei den meisten FBK kann der Puffer in Verbindung mit einer
RL-Anhebung nur bis ca. 60°C entladen werden (Vermeidung von frühzeitiger
Kesselkorrosion).
Abbrandschieber (oberer/unterer Abbrand)
Sofern bei modernen Kesseln vorhanden, Einstellung bei Holz auf
unteren Abbrand.
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Anfeuern und weiterer Verbrennungsablauf |
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Anfeuern
Schritt 1
Geknülltes Zeitungspapier und gefaltete Pappe (oder
Feueranzünder) auf den Rost legen und darauf dünnes Spanholz (möglichst Weichholz)
schlichten.
Schritt 2
Den Kessel
ganz mit trockenen Scheitholz dicht füllen (je nach Witterung und
Puffertemperatur evtl. auch etwas weniger).
Bei einem Naturzug-FBK ist der Brennraum in d. R. vollständig,
mindestens aber bis zur Hälfte,
zu füllen. Bei zu wenig Holz werden evtl. zu niedrige Verbrennungstemperaturen
(< 450°C) erreicht .
Schritt 3
Anzünden, warten bis Holz
richtig brennt, Anheiztür schließen.
Weiterer Ablauf
Nach max. 30 min sollte die max.
Verbrennungstemperatur erreicht sein (ca. > 800°C).
Die Temperaturen kann man grob nur nach der Farbe der Flamme abschätzen.
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Eine gelbe Flamme bedeutet eine viel zu niedrige Temperatur unter 450°C bei
starker Rauchentwicklung.
Die Rauchentwicklung am Schornstein sollte
dann merklich nachlassen.
Nach ca. 3 h (bei Hartholz) ist das
Holz völlig abgebrannt.
Die Gluterhaltung ist mit Holz nur kurze Zeit möglich (bei Kohle und Koks
wesentlich länger).
Danach muss wieder neu angezündet werden.
Sofern er Puffer noch nicht voll geladen
ist (80-90°C), sollte mehr oder weniger Holz nachgelegt werden, ansonsten erst
dann, wenn die Puffer wieder entladen sind (ca. 60°C).
Wenn nicht nachgelegt wird, schaltet sich
sofern vorhanden, der Gas-/Ölkessel automatisch ein.
Der richtige
Zeitpunkt für das Nachlegen
Nachgelegt wird erst bei
einer Puffertemperatur von ca. 60°C.
Die Temperatur ist manuell zu kontrollieren. |
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News Holzheizungen
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-
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Zentralheizungskessel und Warmluftofen mit
sichtbarer Flamme und Kochplatte in einem.
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Naturzug-Holzvergaserkessel
mit getrennter Brennkammer und
Hochtemperatur-Reaktionszone.
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Neues bei gesetzlichen
Regelungen
- Novellierung der 1. BImSchV
Weniger Feinstaub aus Holzfeuerungen
Entwicklungsbedarf und
-aktivitäten für Scheitholzkessel
- Technologische, logistische,
ökonomische und infrastrukturelle Hemmnisse
- Aktuelle und zukünftige
Entwicklungsschwerpunkte
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