Funktionsweise von Brennwerttechnik und Tipps zur Optimierung des Heizkessels

Mit Brennwerttechnik lässt sich Energie sparen. Denn anders als bei herkömmlichen Kesseln geht bei ihr fast keine Energie ungenutzt durch den Schornstein verloren. Deshalb sprechen manche Kesselhersteller sogar von Wirkungsgraden von mehr als 100 Prozent. Doch damit die Brennwerttechnik gut funktioniert, muss auch die Heizanlage optimal eingestellt sein.

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Von den rund 20,7 Millionen Wärmeerzeugern, die in Deutschland für warme Häuser sorgen, arbeiten etwa 7 Millionen mit energiesparender Brennwerttechnik. Das entspricht derzeit einem Anteil von 30 Prozent im Bestand. Die Tendenz ist steigend. Denn der Anteil der Brennwertkessel bei den neu verkauften Wärmeerzeugern liegt seit Jahren bei 70 bis 75 Prozent. Allein 2019 wurden etwa 570.000 Geräte mit Brennwerttechnik verkauft. Das zeigen Daten des Bundesverbands Haus-, Energie- und Umwelttechnik (BDH). Auch die Politik setzt sich für die Verbreitung der Brennwerttechnik ein. Seit September 2015 gilt ein EU-weites Produktionsverbot für die ineffizienteren Niedertemperatur-Heizkessel.

Wie funktioniert ein Brennwertkessel?

Wie ein Brennwertkessel funktioniert, lässt sich am besten mit einem Beispiel erklären. Stellen Sie sich vor, Sie bringen in einem Topf Wasser zum Kochen. Wenn Sie noch mehr Energie aufwenden, beginnt das Wasser zu verdampfen. Diese Energie steckt in dem heißen Wasserdampf. Wenn Sie den Topf nun mit einem Deckel schließen, kondensiert ein Großteil des Dampfs am Deckel. Das heißt: Der Wasserdampf wird wieder flüssig. Dabei wird genau so viel Wärme frei, wie vorher in den Verdampfungsprozess gesteckt wurde. Diese Energie bezeichnen Fachleute als Kondensationswärme. Die Kondensationswärme ist der Grund, warum Wasser in einem Topf mit Deckel schneller kocht.

Brennwerttechnik bedeutet: Kondensationswärme nutzen

Wenn Wasserdampf kondensiert, wird Wärme frei. Dieses physikalische Gesetz ist das einfache Geheimnis, warum Brennwertkessel so effizient arbeiten. Sie nutzen – wie andere Heiztechniken – zunächst die Hitze, die beim Verbrennen von Gas, Öl oder Holz entsteht. Zusätzlich nutzen Brennwertgeräte auch die im Wasserdampf der Abgase versteckte Wärme. Bei herkömmlichen Kesseln hingegen entweicht der Wasserdampf ungenutzt aus dem Schornstein. Durch diesen zusätzlichen Wärmegewinn können Brennwertkessel in der Praxis rund fünf Prozent mehr Energie gegenüber herkömmlichen Kesseln nutzen. Genau deswegen sprechen manche Hersteller von einem Wirkungsgrad von mehr als 100 Prozent. Dabei beziehen sie sich nicht auf den Brennwert, sondern auf den Heizwert.

Schritt für Schritt: So funktioniert ein Brennwertkessel

Es gibt zwei Arten von Brennwertkesseln: Kessel, bei denen die sogenannte Rücklauftemperatur eine Rolle spielt – und Kessel, bei denen das nicht der Fall ist. Die Rücklauftemperatur gibt an, wie heiß das Heizungswasser noch ist, wenn es aus den Heizkörpern zurück in den Heizkessel fließt.

So funktioniert ein rücklauftemperaturabhängiger Brennwertkessel:

1. Durch das Verbrennen von Gas oder Öl wird das Heizwasser erwärmt. Dabei entstehen heiße Abgase.
2. Das warme Heizwasser wird zu den Heizkörpern gepumpt. Die Räume werden erwärmt.
3. Von den Heizkörpern fließt das Heizwasser abgekühlt in den Kessel zurück.Je geringer die Rücklauftemperatur ist, umso besser funktioniert der Brennwerteffekt.
4. Das abgekühlte Heizwasser kühlt die heißen Abgase, die bei der Verbrennung im Kessel entstehen. Dadurch kondensiert der in den Abgasen vorhandene Wasserdampf. Die entstehende Kondensationswärme wird genutzt, um das Heizwasser zu erwärmen. Das ist der Brennwerteffekt.

Die Abgase eines Brennwertkessels sind ca. 45° C heiß. Bei einem Standardkessel ohne Brennwerteffekt sind es 160 bis 180° C. Das bedeutet: Bei einem Brennwertkessel geht deutlich weniger Wärme durch den Schornstein verloren. Für das entstehende Kondenswasser wird ein Abwasseranschluss benötigt. Weil das Kondenswasser einen sauren ph-Wert hat, müssen die Abwasserrohre säurebeständig sein.

Rücklauftemperaturunabhängige Brennwertkesseln werden auch als „Vollbrennwertkessel“ bezeichnet. Bei ihnen wird die frische Luft, die für die Verbrennung notwendig ist, zum Abkühlen der heißen Abgase verwendet.

Besonderheit der Brennwerttechnik: Was ist saures Kondensat?

Im Unterschied zu anderen Heiztechniken entsteht bei Brennwertkesseln Kondenswasser. Dieses Kondenswasser hat einen sauren ph-Wert, weil die heißen Abgase des Kessels Schwefel enthalten.

Die Lösung für diese Besonderheit: Brennwertkessel erhalten einen Abwasseranschluss mit säurebeständigen Abwasserrohren. Damit die entstehende Feuchtigkeit den Schornstein nicht schädigt, wird in vielen Fällen ein spezielles Kunststoff- oder Edelstahlrohr installiert.

Brennwerttechnik: Warum ist die Rücklauftemperatur wichtig?

Wie effizient ein rücklauftemperaturabhängiger Brennwertkessel funktioniert, hängt vor allem von den Rücklauftemperaturen der Heizanlage ab. Je kühler das Heizwasser von den Heizkörpern in den Brennwertkessel zurückfließt, desto besser kühlt es dort die heißen Abgase ab und fördert den Kondensationseffekt im Kessel. Ist die Rücklauftemperatur hingegen hoch, kommt der Brennwerteffekt kaum oder gar nicht zum Tragen. Die Kondensation beginnt, wenn die Rücklauftemperatur unter 57°C liegt. Eine besonders hohe Ausbeute an Kondensationswärme haben beispielsweise Fußboden- oder Niedertemperaturheizungen.

Brennwerttechnik: Einsparungen in Theorie und Praxis

In der Theorie funktionieren Brennwertkessel also sehr effizient. Doch wie sieht es in der Praxis aus? Die Verbraucherzentrale Energieberatung hat im Rahmen der Aktion „Brennwertcheck“ rund 1.000 Brennwertkessel in privaten Wohngebäuden untersucht. Das Ergebnis: Das Sparpotenzial der modernen Brennwerttechnik wird häufig verschenkt. Der Brennwertnutzen ist bei einem Drittel der Geräte optimierungsbedürftig und bei einem weiteren Drittel sogar ungenügend. Im letzten Fall verpufft der Brennwerteffekt einfach ungenutzt. Grund dafür sind die bereits erwähnten zu hohen Rücklauftemperaturen.

Hydraulischer Abgleich hilft Brennwertkesseln auf die Sprünge

Fakt ist: Es zählt nicht nur die Brennwerttechnik des Kessels. Die komplette Heizungsanlage muss richtig eingestellt sein. Erst die Heizungsoptimierung durch eine Fachkraft stellt sicher, dass das Potenzial von Brennwertheizungen auch in der Praxis optimal genutzt wird. Eine solche Optimierung umfasst den hydraulischen Abgleich samt Einstellung der Heizkurve am Heizkessel ebenso wie das Einstellen oder den Austausch der Heizungspumpe, den Einbau voreinstellbarer Thermostatventile sowie das Dämmen der Heizungsrohre.

So wird die Wärme gleichmäßig und energiesparend im Haus verteilt. Das Heizungswasser fließt in der richtigen Geschwindigkeit und kühlt dabei entsprechend ab. So wird die Rücklauftemperatur nicht zu hoch. Und das führt zu einem guten Brennwerteffekt.

Niedrige Rücklauftemperaturen durch einen hydraulischen Abgleich sind also zwingende Voraussetzung für die effiziente Nutzung der Brennwerttechnik. Das sorgt für einen geringeren Energieverbrauch. Durch Pumpentausch und hydraulischen Abgleich können in einem durchschnittlichen Einfamilienhaus rund 290 Euro Heizkosten pro Jahr gespart werden.

Beide Maßnahmen werden staatlich gefördert: mit 15 Prozent der Investitionskosten. 

Ausnahme: Brennwertkessel mit Überströmeinrichtung

Dies gilt allerdings nicht für Brennwertkessel mit Überströmeinrichtung. Diese sind vor allem in wandhängenden Thermen eingebaut. Bei ihnen werden in bestimmten Betriebszuständen Vor- und Rücklauf kurzgeschlossen, um ein Überhitzen der Therme zu verhindern. Dabei erhöht sich die Rücklauftemperatur – und das verringert den Brennwerteffekt. Bei hydraulisch abgeglichenen Heizungsanlagen tritt dieser Zustand häufiger auf. Deswegen sollten Hauseigentümer vor einem hydraulischen Abgleich ihren Installateur fragen, ob der Brennwertkessel mit oder ohne Überströmventil arbeitet.  

Autor: Marcus Weber