Schulung Holzfeuerung Heizen mit Holz und Holzpellets HolzSpezialheizkessel

Schulung Holzfeuerung Heizen mit Holz und Holzpellets Holz-Spezialheizkessel Modul Nr. 1. 5 Buderus Heiztechnik Gmb. H. Alle Rechte vorbehalten.

Brennstoff Holz Heizwert Feuchtegehalt Warum überhaupt? Zusammensetzung Wieviel Holz benötigt man? Verbrennungsvorgang Lagerungsdauer Modul Nr. 1. 5 Buderus Heiztechnik Gmb. H. Alle Rechte vorbehalten. Lagerungsart Umweltfreundlich?

Fossile Energieträger - Reichweite 140 Vorräte in Mrd. t RÖE (Rohöleinheiten) 120 100 80 Reichdauer international sicher gewinnbarer fossiler Energieträger bei heutigem Verbrauch (Quelle: BMWi Energiedaten 1995) Kohle: Reichdauer 158 Jahre (2180) Erdöl (3, 16 Mrd t/a) (43 Jahre) Erdöl 1985 Erdgas 1985 60 Erdgas (1, 66 Mrd t/a) (67 Jahre) 40 20 0 1995 2005 2015 2025 2035 Jahr Modul Nr. 1. 5 Buderus Heiztechnik Gmb. H. Alle Rechte vorbehalten. 2045 2055 2065 2075

Primärenergieverbrauch I Primärenergieverbrauch Welt nach Prof. Heinloth 12 Summe Fossil 10 2 Holz Erdölförderung 4 Dampfmaschine 6 Kohleförderung Mrd t SKE 8 Verbrennungsmotor Gemäß Rio Klimakonvention 2050: 50% Öl Kohle Gas (Strom) Holz (nach Frisch) Kernenergie 0 1700 Modul Nr. 1. 5 Regenerative Energie (Soll) Buderus Heiztechnik Gmb. H. Alle Rechte vorbehalten. 1800 1900 2000 2100

CO 2 -neutrale Verbrennung Verrottung Nahrung für Mikroorganismen Verbrennung H 2 O En er CO 2 gi CO 2 e Heizenergie O 2 Holz Mineralstoffe Modul Nr. 1. 5 Buderus Heiztechnik Gmb. H. Alle Rechte vorbehalten. Asche

Heizwert von Holz Spezifische Heizwerte von Holz Heizwert (bei 15% Feuchtigkeitsanteil) Holzart k. Wh / kg k. Wh / Raummeter Buche, Eiche, Esche ~ 4, 1 ~ 2100 Ahorn, Birke ~ 4, 2 ~ 1900 Pappel ~ 4, 1 ~ 1200 Kiefer, Lärche, Douglasie ~ 4, 4 ~ 1700 Fichte, Tanne ~ 4, 5 ~ 1500 Abweichung < 9 % Modul Nr. 1. 5 Buderus Heiztechnik Gmb. H. Alle Rechte vorbehalten. Abweichung > 40 %

Heizwerte im Vergleich Brennstoff Erdgas L Erdgas H Flüssiggas Heizöl EL Holz (Ø) Pellets Einheit Heizwert Brennwert k. Wh / m³ 8, 88 9, 76 k. Wh / m³ 10, 42 11, 42 k. Wh / m³ 25, 80 28, 02 k. Wh / kg 11, 86 12, 44 (k. Wh / l) (10, 08) (10, 58) k. Wh / kg 4, 3 k. Wh / kg 5, 3 - 1 Raummeter entspricht: Buche 208 l Heizöl EL (201 m 3 Erdgas H) Fichte 149 l Heizöl EL (144 m 3 Erdgas H) Wirkungsgrad: Öl-/Gas-Spezialheizkessel Holz-Spezialheizkessel Pelletofen Mengenvergleich: Verbrauch 3000 l Heizöl EL entsprechend 16 rm Buche 22 rm Fichte Modul Nr. 1. 5 Buderus Heiztechnik Gmb. H. Alle Rechte vorbehalten. 92 % 85 % 90 %

Der Heizölpreis 120 1, 15 DM / l am 13. 09. 00 110 DM / 100 Liter 100 90 80 70 60 50 40 09. 98 12. 98 03. 99 06. 99 09. 99 Datum Modul Nr. 1. 5 Buderus Heiztechnik Gmb. H. Alle Rechte vorbehalten. 12. 99 03. 00 06. 00 09. 00

Preisvergleich der Brennstoffe Annahme: Objekt mit 30. 000 k. Wh Wärmebedarf pro Jahr Heizöl Gas Buche gespaltet / gesägt fertig gehackt Pellets : 30. 000 k. Wh / (10 k. Wh/l * 0, 9) * 1, 15 DM/l : 30. 000 k. Wh / 0, 95 * 0, 06 DM/k. Wh = 3. 833 DM = 1. 895 DM : 30. 000 k. Wh / (2100 k. Wh/rm * 0, 85) * 55 DM/rm = 924 DM : 30. 000 k. Wh / (2100 k. Wh/rm * 0, 85) * 80 DM/rm = 1. 345 DM : 30. 000 k. Wh / (5, 3 k. Wh/kg * 0, 9) * 0, 28 DM/kg = 1. 761 DM 4000 DM / a 3000 DM / a 2000 DM / a 1000 DM / a Öl Modul Nr. 1. 5 Buderus Heiztechnik Gmb. H. Alle Rechte vorbehalten. Gas Pellets Buche fertig Buche

Bewaldung der BRD Modul Nr. 1. 5 Buderus Heiztechnik Gmb. H. Alle Rechte vorbehalten.

feste Brennstoffe Festbrennstoff Holz Braunkohle- Steinkohle Koks (lufttrocken) brikett Kohlenstoff (C) 42 55 82 83 Wasserstoff (H) 5 5, 5 4 1 Sauerstoff (O) 37 18 4 0, 5 Stickstoff (N) - 1 1 1 Schwefel (S) - 0, 5 Wasser (H 2 O) 15 15 3, 5 5 Asche 1 1 5 9 4, 1 5, 4 8, 8 8, 0 Heizwert [k. Wh/kg] Unterschiedliche Zusammensetzung ergibt unterschiedliche Verbrennungseigenschaften bedingt angepasste Feuerräume Modul Nr. 1. 5 Buderus Heiztechnik Gmb. H. Alle Rechte vorbehalten.

Brennstoff Holz Prozentuale Zusammensetzung von Holz und Koks 90 80 Holz 70 60 Koks 50 40 30 20 10 0 Kohlenstoff Wasserstoff Sauerstoff Asche Hoher Anteil flüchtiger Bestandteile ergibt große Flammenlänge Modul Nr. 1. 5 Buderus Heiztechnik Gmb. H. Alle Rechte vorbehalten.

Gasinhalt / Flammenlänge Flüchtige Bestandteile in % 75 45 15 1 Koks Modul Nr. 1. 5 Buderus Heiztechnik Gmb. H. Alle Rechte vorbehalten. Esskohle Braunkohlebriketts Holz

Heizwert und Feuchtegehalt Heizwert von Holz in Abhängigkeit des Feuchtegehalts 60 Feuchtegehalt in % 50 40 Lufttrocken 15 % Feuchte 4, 3 k. Wh/kg Waldfrisch 50 % Feuchte 2, 3 k. Wh/kg 30 20 47 % Differenz ! 10 0 Modul Nr. 1. 5 1 1, 5 Buderus Heiztechnik Gmb. H. Alle Rechte vorbehalten. 2 2, 5 3 Heizwert in k. Wh/kg 3, 5 4 4, 5 5

Sachgemäße Lagerung Modul Nr. 1. 5 Buderus Heiztechnik Gmb. H. Alle Rechte vorbehalten.

Holzfeuchte und Trocknungsdauer 60 Feuchtegehalt in % 50 40 30 20 10 0 Modul Nr. 1. 5 Januar 0 Dezember Januar 3 Buderus Heiztechnik Gmb. H. Alle Rechte vorbehalten. 6 9 12 15 Trocknungsdauer in Monaten Dezember 18 21 24

Verbrennungsablauf Fester Brennstoff Trocknung Zündung Pyrolyse Vergasung des festen Koksrückstandes Verbrennung der Ent- und Vergasungsprodukte Modul Nr. 1. 5 Buderus Heiztechnik Gmb. H. Alle Rechte vorbehalten.

Temperatur in °C In den Abgasen enthaltene Wärme 400 Beginn der Glutbildung Höhepunkt der Verbrennung Endotherme Reaktion (Energiezuführung) Flammpunkt Modul Nr. 1. 5 300 Beginn der thermischen Zersetzung 200 Nutzwärme Wärmeverbrauch zur Unterhaltung des Verbrennungsvorganges 100 Trocknung Buderus Heiztechnik Gmb. H. Alle Rechte vorbehalten. Freigesetzte Energie Exotherme Reaktion (Energiefreisetzung) Verbrennungsverlauf / Energiefluss 0 Fremdwärme in der Anheizphase

Anzünden beim Betriebsstart Modul Nr. 1. 5 Buderus Heiztechnik Gmb. H. Alle Rechte vorbehalten.

Abbrandverhalten von Holz Zeitlicher Abbrand [g/s] Verbrennung der Ent- und Vergasungsprodukte Vergasung des festen Koksrückstandes Pyrolyse (Entgasung) Trocknung Zündung Zeit [s] Modul Nr. 1. 5 Buderus Heiztechnik Gmb. H. Alle Rechte vorbehalten.

Feuerungsprinzipien Oberer Abbrand Unterer Abbrand Luft • Robuste Konstruktion • Einfacher Aufbau • Die ganze Schüttung brennt Modul Nr. 1. 5 Buderus Heiztechnik Gmb. H. Alle Rechte vorbehalten. • Nur der untere Teil der Schüttung brennt • Geringere Emissionen und hohe Wirkungsgrade durch große Nachverbrennungszone

Oberer und unterer Abbrand Modul Nr. 1. 5 Buderus Heiztechnik Gmb. H. Alle Rechte vorbehalten.

Logano S 131 -14 Sekundärluft Primärluft Modul Nr. 1. 5 Buderus Heiztechnik Gmb. H. Alle Rechte vorbehalten. Merkmale: • Nennwärmeleistung 14, 8 k. W • Oberer Abbrand • Umlenkschieber für guten Ausbrand • Großer Füllraum (77 Ltr. ) • Servicefreundlich durch glatte Heizflächen und Reinigung von vorne • Nach 1. BIm. Sch. V nicht messpflichtig • Forderung nach einem Pufferspeicher nicht zwingend

Logano S 231 -40 Primärluft Sekundärluft Modul Nr. 1. 5 Buderus Heiztechnik Gmb. H. Alle Rechte vorbehalten. Merkmale: • Nennwärmeleistung je nach (Werks-) Einstellung 33, 37, 42, 47 oder 52 k. W • Zugbedarf je nach Leistung 19, 21, 23, 25, 27 Pa • Unterer Abbrand mit Turboair-Nachverbrennung • Neuartige Luftführung • Großer Füllrauminhalt (180 Ltr. ) • Scheitholzlänge bis 50 cm • Abbranddauer bis 6, 0 h • Pufferspeicher gefordert

Turboair-Nachverbrennung Merkmale: • Zum Patent angemeldete Technologie • Rotierende Flamme mit einer Ausbrandzeit > 0, 5 Sec • Nahezu vollständiger Ausbrand der Heizgase • Sehr geringe CO-Entwicklung • Hochdynamische Sekundärluftregelung nach dem Injektorprinzip (schneller als Regelung über Lambdasonde) • Gleichbleibende Verbrennungstemperatur im gesamten Nachverbrennungskanal von ca. 1100 °C Modul Nr. 1. 5 Buderus Heiztechnik Gmb. H. Alle Rechte vorbehalten.

0 Buderus Heiztechnik Gmb. H. Alle Rechte vorbehalten. Modul Nr. 1. 5 2000 95 20 Buderus S 231 -25 minimal 1000 105 Buderus S 231 -25 maximal 500 Grenzwerte „Stuttgart“ Förderprogramm C. A. R. M. E. N / Bundes. Förderprogramm Sachsen 1. BIm. Sch. V CO-Emission [mg/m³] (15 % 02) Emissionswerte im Vergleich 5000 4000 3000

Pufferspeicher „ 25 l/k. W“ „ 100 l/k. W“ EN 303 -5 ! „Immer 800 l“ „So groß wie nur möglich“ Modul Nr. 1. 5 Buderus Heiztechnik Gmb. H. Alle Rechte vorbehalten.

Warum ein Pufferspeicher ? Der Pufferspeichert die von intermittierend betriebenen Festbrennstoff-Heizkesseln erzeugte Wärme. Dadurch werden die Betriebsverhalten der Heizungsanlage in folgenden Punkten verbessert: • • • Modul Nr. 1. 5 Komfort wie bei anderen modernen Heizungsanlagen Optimale Wärmeversorgung auch bei Schwachlast Bedienungsintervalle lassen sich auf günstige Tageszeiten legen Kein Ansprechen der thermischen Ablaufsicherung Betrieb bei Volllast. Dadurch: Ø Bester Wirkungsgrad Ø Geringste Emissionen wegen optimalen Temperaturbedingungen Ø Keine festen Rückstände im Brennraum Ø Höhere Lebenserwartung Ø Beste Wirtschaftlichkeit Buderus Heiztechnik Gmb. H. Alle Rechte vorbehalten.

1. BIm. Sch. V und Pufferspeicher Verordnung über Kleinfeuerungsanlagen (1. BIm. Sch. V) § 6 Absatz 3: Handbeschickte Feuerungsanlagen mit flüssigem Wasserträgermedium sind bei Einsatz der in § 3 Abs. 1 Nr. 4 bis 8 genannten Brennstoffe (Holz, Anm. d. Autors) grundsätzlich bei Volllast zu betreiben. Hierzu ist in der Regel ein ausreichend bemessener Wärmespeicher einzusetzen. Dies gilt nicht, wenn die Anforderungen nach Absatz 1 Nr. 2 oder 3 auch bei gedrosselter Verbrennungsluftzufuhr (Teillastbetrieb) eingehalten werden können. - Pufferspeicher wird gesetzlich gefordert - Dimensionierung ist vorgeschrieben Modul Nr. 1. 5 Buderus Heiztechnik Gmb. H. Alle Rechte vorbehalten.

Warum dimensionieren ? Ausgangssituation: Nutzer beschwert sich über - Kosten für Pufferspeicher Platzbedarf Regelungsbedarf zusätzliches Volumen des Ausdehnungsgefäßes zusätzliche Bauteile wie Pumpen, . . . zusätzliche Montage-, Wartungskosten. . . Willkürlich gewähltes Pufferspeichervolumen ist daher ein Hindernis für die Holzfeuerung insgesamt Fachliche und sachliche Planung ist notwendig, um dem Nutzer das anlagenspezifisch notwendige Pufferspeichervolumen begründen zu können Modul Nr. 1. 5 Buderus Heiztechnik Gmb. H. Alle Rechte vorbehalten.

Statische Auslegungsmethode Hintergrund: Der Pufferspeicher muss mindestens die Wärmemenge einer Kesselfüllung aufnehmen können! Puffer Modul Nr. 1. 5 Buderus Heiztechnik Gmb. H. Alle Rechte vorbehalten. Kessel

Beispiel statische Berechnung Gewählter Holz-Spezialheizkessel: Kesselnennleistung: Abbrandzeit (Buche, Leistung 29 k. W): Logano S 131 – 25 29 k. W ca. 3 h Pufferspeichervolumen: Vpu= 13, 5 * 29 k. W * 3 h = 1. 175 l Modul Nr. 1. 5 Buderus Heiztechnik Gmb. H. Alle Rechte vorbehalten.

Dynamische Auslegungsmethode Hintergrund: Anlagenoptimum für häufigsten Betriebspunkt sicherstellen! Heizarbeit bei unterschiedlichen Betriebspunkten Gradtagzahl [Kd/a] 300 Häufigster Betriebspunkt bei ca. 40% Anlagenauslastung 250 200 150 100 50 0 Modul Nr. 1. 5 15 Buderus Heiztechnik Gmb. H. Alle Rechte vorbehalten. 0 Außentemperatur [°C] -14

Einflussgrößen auf die Pufferdimensionierung: • • • Tagesbetriebszeit Holzkessel Verhältnis Nennleistung Holzkessel zu Wärmebedarf Systemtemperaturen Leistung Holzkessel Systemtemperaturen Tagesbetriebszeit Holzkessel Abbranddauer Wärmebedarf Modul Nr. 1. 5 Buderus Heiztechnik Gmb. H. Alle Rechte vorbehalten.

Leistung [k. W] Hintergrund QK Wärmeabgabe Holzkessel *QN Überschuss = Restbedarf Wärmebedarf Objekt b Modul Nr. 1. 5 Buderus Heiztechnik Gmb. H. Alle Rechte vorbehalten. f. Beh. *24 h Zeit [h]

Dynamische Auslegung Praxiswerte: x=0, 4 Praxisformel: (I) mit Modul Nr. 1. 5 f. Beheizung=2/3 r. W=0, 982 kg/l · QN 2, 5 · QK · VPU = 2246 * * QN 73 - 0, 4 * JR · QN n = 6, 4 * · b. K * Q K 16 - b · * QN 73 - 0, 4* JR (II) VPU mit 6, 4 · · QK = * QN b Buderus Heiztechnik Gmb. H. Alle Rechte vorbehalten. JPU, max 85 °C = 351 * c. W=4, 18 k. J/kg. K Kesselleistung vorgegeben Befüllungen pro Tag Betriebszeit vorgegeben Erforderliche Kesselleistung

Beispiel Norm-Wärmebedarf: Auslegungstemperaturen: Gewählter Holz-Spezialheizkessel: Kesselnennleistung: Abbrandzeit (Buche): 25 k. W 75 / 60 °C Logano S 231 – 25 25 k. W ca. 4, 5 h Pufferspeichervolumen: 2, 5 - 25 25 * 25 = 1720 VPU = 2246* 73 - 0, 4* 60 Anzahl der Befüllungen: n = 6, 4 * Modul Nr. 1. 5 Buderus Heiztechnik Gmb. H. Alle Rechte vorbehalten. 25 4, 5 * 25 = 1, 4

Extremwertbestimmung Eine Maximalwertbetrachtung für oben hergeleitete „Praxisformeln“ ergibt Vergleichswerte für eingangs erwähnte kesselleistungsabhängige Dimensionierungsgrößen. Das Verhältnis QN/QK wird zwischen 0, 5 und 1 betragen, die Rücklauftemperatur Werte zwischen 30°C und 70°C annehmen können. Dadurch ergeben sich Dimensionierungswerte zwischen 35 l/k. W bis 75 l/k. W Pufferspeichergröße. Dies macht deutlich (Faktor 2 zwischen den ermittelten Werten), dass eine anlagenabhängige Dimensionierung vorgenommen werden muss. Modul Nr. 1. 5 Buderus Heiztechnik Gmb. H. Alle Rechte vorbehalten.

Zusammenfassung Statisches Verfahren. VPU=13, 5 * QK*b. K a) Dynamisches Verfahren b) VPU · QN 2, 5 · QK · = 2246 * * QN 73 - 0, 4 * JR · QN mit b = 6, 4 * · QK [h] Betriebszeit je Tag bzw. VPU = 351 * Modul Nr. 1. 5 16 - b · * QN 73 - 0, 4* JR Buderus Heiztechnik Gmb. H. Alle Rechte vorbehalten. mit 6, 4 · · QK = * QN b [k. W] Kessel-Nennleistung

Vorschriften und Normen • DIN 4751 - Sicherheitstechnische Ausrüstung • Feuerungsverordnung - Aufstellung, Schornstein, Brennstofflagerung • DIN 4759 - Anschluss an gemeinsamen Schornstein • 1. BIm. Sch. V - Emissionswerte, Anforderungen und Messung • Heizungsanlagenverordnung - Absperrung, Regelung, Wartung Modul Nr. 1. 5 Buderus Heiztechnik Gmb. H. Alle Rechte vorbehalten.

DIN 4751 T 2 Aus der DIN 4751 T 2 ergeben sich folgende Anforderungen: • Thermische Ablaufsicherung gilt als Sicherheitstemperaturbegrenzer. In der Kaltwasserzulaufleitung muss ein Mindestdruck von 2 bar vorhanden sein • Verbrennungsluftregler gilt als Kesseltemperaturregler. Ermuss auf höchstens 90°C eingestellt sein • Eine Nebenlufteinrichtung im Abgasweg verhindert eine wesentliche Überschreitung des angegebenen Zugbedarfs des Kessels Modul Nr. 1. 5 Buderus Heiztechnik Gmb. H. Alle Rechte vorbehalten.

Komplexität der Einflussgrößen ? Holzkessel Kunde Regeltechnik Ökologie Ökonomie Anlagen. Hydraulik DIN 4702 Schornstein BIm. Sch. V Feu. VO Modul Nr. 1. 5 Buderus Heiztechnik Gmb. H. Alle Rechte vorbehalten. DIN 4751 Heiz. Anl. V

Betriebsbedingungen Heizkessel Logano Betriebsbedingungen Kesselwasser Mindest volumenstrom Kesselwassertemperatur Pufferspeicher 1) Mindestrücklauftemperatur 2) S 131 – 14 - 70°C - 3) 40°C S 131 – 25 - 70°C ja 40°C S 231 - 70°C ja 40°C 1) 2) 3) Modul Nr. 1. 5 Der Inhalt muss mindestens 25 l/k. W betragen. Auslegung wie behandelt. In Verbindung mit einem Pufferspeicher. Nicht gesetzlich gefordert, jedoch unbedingt empfehlenswert. Buderus Heiztechnik Gmb. H. Alle Rechte vorbehalten.

Rücklaufanhebung AB Holz-Spezialheizkessel Modul Nr. 1. 5 Buderus Heiztechnik Gmb. H. Alle Rechte vorbehalten. B A Dreiwege-Mischventil mit Temperaturregler ohne Hilfsenergie

Autarke Holzfeuerung Logamatic 4111 Modul Nr. 1. 5 Buderus Heiztechnik Gmb. H. Alle Rechte vorbehalten.

Wechselbrand-Heizkessel-Kombination parallele Einbindung des Pufferspeichers Modul Nr. 1. 5 Buderus Heiztechnik Gmb. H. Alle Rechte vorbehalten.

Wechselbrand-Heizkessel-Kombination serielle Einbindung des Pufferspeichers Rücklaufwächter Modul Nr. 1. 5 Buderus Heiztechnik Gmb. H. Alle Rechte vorbehalten.

Ende der Präsentation Modul Nr. 1. 5 Buderus Heiztechnik Gmb. H. Alle Rechte vorbehalten.