Heizungsmodernisierung spart Brennstoffund schont die Umwelt

Fachreihe

Heizungsmodernisierung

2

Jetzt die Heizung modernisieren undsomit Brennstoff sparen und die Um-welt schonen.

3

Inhaltsverzeichnis

1. Modernisierungspotenzial Seite 41.1. Energieverbrauch1.2. Altersstruktur

2. Kennwerte von Heizungsanlagen Seite 62.1. Kesselwirkungsgrad 2.2. Jahres-Nutzungsgrad2.3. Jahres-Heizarbeit2.4. Kesselauslastung2.5. Norm-Nutzungsgrad

3. Merkmale alter Heizkessel Seite 113.1. Nutzungsgrad alter Heizkessel 3.2. Auslastung alter Heizkessel3.3. Alte Heizkessel in modernisierten Häusern

4. Vorteile moderner Anlagen Seite 134.1. Niedertemperatur-Heizkessel4.2. Brennwertkessel

5. Die Auswirkungen der Heizungsmodernisierung Seite 185.1. Brenneraustausch reicht nicht5.2. Ein Beispiel

6. Umweltnutzen, Grenzwerte und Verordnungen Seite 226.1. EnEV6.2. Energiepass

7. Entscheidungshilfe Seite 247.1. Der richtige Zeitpunkt7.2. Die richtige Reihenfolge7.3. Wahl des Brennstoffs7.4. Kriterien für die Modernisierung

8. Fortschrittliche Heiztechnik ist Systemtechnik Seite 268.1. Systemtechnik8.2. Regelungstechnik8.3. Sonnenkollektoren8.4. Speicher-Wassererwärmer8.5. Kombinierte Nebenluftvorrichtung

1. Modernisierungspotenzial

Bild 1: Aufteilung des Endenergieverbrauchs im Haushalt (Quelle: BINE basisEnergie 9)

Bild 2: Aufteilung des Endenergiebedarfs in Deutschland (Quelle: Energie Daten 2003 (BMWI), Ruhrgas AG (RAS 3/03))

78%

11%

10%1%

42%

28%

26%

4%

4

1.1. Energieverbrauch

Beim Energieverbrauch privater Haushalte spielt der Anteil der Wärmeenergie die entscheidendeRolle: Auf Heizung und Warmwasserentfallen zusammen mehr als 89%des privaten Energieverbrauchs (Bild 1). Der Verbrauch für Hausge-räte und Licht hat eine wesentlich geringere Bedeutung als vielfach vermutet.

2002 wurden in deutschen Haushal-ten insgesamt 25,1 Mrd. Liter Heizölund 28,9 Mrd. m3 Gas für Heizzweckeverbrannt (Quelle: Arbeitsgemein-schaft Energiebilanzen).

Die in privaten Haushalten für Heiz-zwecke verbrauchte Energie hat ins-gesamt einen 26%igen Anteil am gesamten deutschen Endenergie-bedarfs (Bild 2).

Industrie und Handel

Verkehr

Wärmeenergie im Haushalt

Sonstige Energie im Haushalt

Heizung

Warmwasser

Haushaltsgeräte

Licht

1.2. Altersstruktur

Von den ca. 31 Mio. beheizten Wohnungen in Deutschland sind ca. 75% älter als 25 Jahre, in diesenWohnungen werden aber 95% derHeizwärme verbraucht (Bild 3).

Damit wird klar: Vor allem im Ge-bäudebestand wird – wegen der unzureichenden Wärmedämmungund der veralteten Heiztechnik – erhebliche Energie verschwendet.

1.3. Rechtliche Vorgaben

Gesetze und Verordnungen berück-sichtigen diesen Umstand: Neu-bauten haben inzwischen hohe Wärmedämmstandards zu erfüllen.Und auch für den Gebäudebestandgibt es eine Reihe von Vorgaben, die für einen sparsamen Umgangmit den Ressourcen sorgen sollen.

0

20

40

60

80

100

An

teil [

in %

]

Wohnungen

Heizwärmeverbrauch

Vor 1975

(d.h. älter als

25 Jahre)

Ab 1975

95%

75%

5

Bild 3: Einsparpotenzial von Heizenergie bei der Modernisierung

Bild 4: Energiepass im Gebäudebestand

Energie-Einsparverordnung (EnEV)

Die Energie-Einsparverordnung solleinen Beitrag dazu leisten, die selbstauferlegte Verpflichtung Deutsch-lands, bis zum Jahr 2005 gegenüberdem Stand von 1990 25% CO2 weni-ger zu emittieren, einzuhalten. Zielmuss es deshalb sein, den Gebäu-debestand mit hochentwickelter undausgereifter Technik energetisch zumodernisieren. Die EnEV gibt auchfür den Gebäudebestand die an-lagentechnischen Maßnahmen vor.

Energiepass

Nachdem die EnEV bereits für Neu-bauten einen Energiebedarfsausweisvorschreibt, wird es auch für den Gebäudebestand ab 2006 bei Eigen-tümer- oder Mieterwechsel die Ver-pflichtung geben, einen so genann-ten Energiepass auszustellen. Da die Eigenschaften von Gebaude-dämmung und Anlagentechnik in der Regel nicht so detailliert wie im Neubau angegeben werden können,wird sich der Energiepass für den Bestand an Haustypologien, realenVerbrauchswerten bzw. abgeschätz-ten Bedarfen orientieren.

Der Energiepass soll ähnlich der Energieklassenkennzeichnung anWaschmaschinen und Kühlschrän-ken einen klaren Hinweis auf die zuerwartenden Energiekosten gebenund wird damit zu einem wichtigenEntscheidungskriterium bei der Wohnungssuche werden.

Eine Modernisierung der Heizungs-anlagen kann einen erheblichen Beitrag dazu leisten, die auszuwei-sende Energieeinstufung erheblichzu verbessern.

Modernisierungspotenzial

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550

Altanlage (Standardkessel)

Modernisierung der Heizungsanlage

mit einer Wasser/Wasser-Wärmepumpe

Vitocal 300 und dem Solarsystem Vitosol 100

Energetische Verbesserung

durch moderne Anlagentechnik

Fußbodenheizung

Primärenergiebedarf

Gebäude: Einfamilienhaus

200 m2 Wohnfläche

qh = 200 kWh/(m2a)

2. Kennwerte von Heizungsanlagen

ηηK = ( Q̇F – Q̇A – Q̇S) / Q̇F

Q̇S

Q̇F

Q̇K

Q̇A

6

Bild 5: Verluste eines Heizkessels

Der Kesselwirkungsgrad (Bild 5) wirdnach EN 303 (früher: DIN 4702) bei einer Vorlauftemperatur von 80°Cund einer Spreizung von 20 Grad(Differenz von Vorlauf- und Rücklauf-temperatur) ermittelt.

Um eine längere Betriebszeit, z. B. einJahr betrachten zu können, wurde derJahres-Nutzungsgrad nach VDI 2067und VDI 3808 eingeführt. Hierbeiwerden auch die Stillstands-/Bereit-schaftsverluste mit einbezogen. DieseBetrachtung nach VDI 2067 gilt abernur für Heizkessel, die mit konstanterKesselwassertemperatur betriebenwerden, da die Bereitschaftsverlusteund der Kesselwirkungsgrad als kon-stant angenommen werden. Bei derBerechnung werden Wärmemengenstatt Wärmeströme betrachtet.

2.1. Kesselwirkungsgrad

Unter dem Stichwort „Heizungs-modernisierung” spielt die wirt-schaftliche Bewertung der Alt- bzw.Neuanlage eine wesentliche Rolle.„Wirtschaftlich” heizen heißt, mit einem Minimum an Primärenergie einen maximalen Heizwärmegewinnzu erzielen.

Die wesentlichen Verluste bei der Primärenergieumsetzung im Heiz-kessel entstehen durch

– im Abgas mitgeführte Verlust-wärme (Abgasverluste Q̇A),

– Oberflächenverluste des Heizkes-sels während des Brennerbetriebes( Q̇S) und bei Stillstand ( Q̇B).

Die Einstufungsmessung, die durchden Schornsteinfeger bereits an allen Heizkesseln durchgeführt wur-de, kann nur bedingt zur Bewertungder Wirtschaftlichkeit herangezogenwerden. Die Messung erfasst ledig-lich die Abgasverluste. Oberflächen-verluste werden nicht berücksichtigt.

Zur richtigen Beurteilung des Heiz-kessels dienen verschiedene Kenn-zahlen, die nachfolgend erläutertwerden.

Der Kesselwirkungsgrad beschreibt das Verhältnis von abgegebener Nutz-leistung Q̇K (Kessel-Nennleistung)zum Aufwand. Der Aufwand wird alsFeuerungs- oder Brennerleistung Q̇Fbezeichnet.

ηK = Q̇K / Q̇F (1)= ( Q̇F – Q̇A – Q̇S) / Q̇F

= 100 – qA – qS in %

qA = Abgasverlust in %qS = Strahlungsverlust in %

0

1

2

3

4

5

6

7

15 20 30 40 50 100 1000 5000

Bere

itsch

aft

sverl

ust-

Fakto

r q

[

%]

B

Leistung des Heizkessels [kW]

Heizkessel bis Baujahr 1965

Heizkessel-Baujahr 66 bis 70

Heizkessel-Baujahr 71 bis 75

Heizkessel-Baujahr 76 bis 80

Heizkessel ab Baujahr 1980

Durchschnittswerte für Heizkessel mit Gebläsebrenner bei einer mittleren

Kesselwassertemperatur von 67,5 °C (75/60 °C).

7

Kennwerte von Heizungsanlagen

2.2. Jahres-Nutzungsgrad

Bei der Ermittlung der Nutzwärmemüssen die auftretenden Verlusteberücksichtigt werden – und zwarüber den gesamten Betrachtungszeitraum. Im Gegensatz zur momen-tanen Betrachtung bei der Ermittlungdes Kesselwirkungsgrades werdenhier auch die BereitschaftsverlusteQ̇B beachtet, die während der Brennerstillstandszeiten auftreten.

Im Vergleich mit der Formel für denKesselwirkungsgrad wird deutlich,dass für den Jahres-Nutzungsgraddie Bereitschaftsverluste deutlich anBedeutung zunehmen, da sie zeitlicheinen hohen Anteil ausmachen.

Nutzungsgradberechnung von

Heizkesseln mit konstanter Kessel-

wassertemperatur

ηKηN = ––––––––––––––––––- (2)

b( –––– – 1 ) · qB + 1

bVK

ηN = Jahres-NutzungsgradηK = Kesselwirkungsgradb = BetriebsbereitschaftszeitbVK = Vollbenutzungsstunden des

HeizkesselsqB = Betriebsbereitschaftsverlust-

Faktor

In der Gleichung kann der Ausdruck

b 1–––– durch ––– (3)bVK ϕ

ersetzt werden, wobei ϕ die Auslas-tung des Heizkessels ist.

Bild 6: Bereitschaftsverluste in Abhängigkeit von der Kesselleistung und dem Baujahr des Heizkessels

ηKηN = ––––––––––––––––––- (4)

1( ––– – 1 ) · qB + 1

ϕ

Der Bereitschaftsverlust-Faktor qBdieser Heizkessel kann näherungs-weise aus dem Diagramm in Bild 6 ermittelt werden. Bestimmend für den qB-Wert sind vorrangig die Kesselleistung und das Baujahr.

Kennwerte von Heizungsanlagen

20 15 10 5 0 – 5 – 10 – 15

20

30

40

50

60

70

80

90

20

30

40

50

60

70

80

90

10

0

10

0

Be

trie

bssch

we

rpu

nk

t

7%

22% 21%

9%6%

35%

Vorlauftemperatur

Rücklauftemperatur

Heizsystem 75/60°C

Heiz

syste

mte

mp

era

tur

[°C

]

8

2.3. Jahres-Heizarbeit

Für moderne Heizkessel, bei denendie Heizwassertemperatur dem aktu-ellen Bedarf angepasst wird, gilt diese Betrachtung allerdings nichtmehr, da bei variabler Kesselwasser-temperatur die Abgas-, Strahlungs-und Bereitschaftsverluste nicht mehrkonstant sind. Genau darin liegt derwirtschaftliche Vorteil von Nieder-temperatur- und Brennwertkesseln,da bei abgesenkter Kesselwasser-temperatur die Verluste logischer-weise kleiner sind.

Die Auslegung eines Heizkessels erfolgt so, dass bei der tiefsten auftretenden Außentemperatur derWärmebedarf vollständig gedecktwerden kann. Die Auslegungstempe-raturen liegen für Deutschland beiminus 12 bis minus 16°C. So niedri-ge Temperaturen werden allerdingsnur höchst selten erreicht, so dassder Heizkessel nur an wenigen Tagenim Jahr seine volle Leistung bereit-stellen und deshalb mit hohen Tem-peraturen betrieben werden muss. Inder übrigen Zeit werden nur Bruch-teile der maximalen Wärmeleistungbenötigt.

Über das Jahr betrachtet werden ca.64% der Heizarbeit bei Außentempe-raturen oberhalb des Gefrierpunkteserbracht. Nur 6% der Heizarbeit ent-fallen auf Tage, an denen es kälter alsminus 10°C ist (Bild 7).

Bild 7: Aufteilung der Jahres-Heizarbeit auf unterschiedliche Außentemperaturen

Bild 8: Niedertemperatur-Gas-Heizkessel Vitogas 100 mit Heizflächen aus Spezial-Grau-guss und atmosphärischem Vormischbrenner

Heiz

arb

eit

[%

]

00

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280

– 15

– 12

– 9

– 6

– 3

0

3

6

9

12

15Rela

tive H

eiz

kessel-

Au

sla

stu

ng

[%

]

Heiztage [Tage]

Au

ßen

tem

pera

tur

[°C

]

9

Kennwerte von Heizungsanlagen

Bild 9: Kesselauslastung über ein Jahr betrachtet

2.4. Kesselauslastung

Mit einer relativen Heizkessel-Aus-lastung von 50% werden ca. 85 bis90% der Jahres-Heizarbeit erbracht(Bild 9).

Während alte Heizkessel auch bei geringer Heizlast ihre konstant hoheKesselwassertemperatur halten(Standardkessel) und damit gleich-bleibend hohe Verluste verursachen,passen moderne Heizkessel ihreTemperatur dem Bedarf an.

Dementsprechend kann zur Ermitt-lung des Jahres-Nutzungsgrades nicht mit konstanten Verlusten wie für Standardkessel gerechnetwerden.

Bild 10: Niedertemperatur-Gas-Heizkessel Vitogas 100 mit designgleichem Speicher-Wassererwärmer Vitocell-H 100

Kennwerte von Heizungsanlagen

00

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280

–15

–12

–9

–6

–3

0

3

6

9

12

15Re

lati

ve

He

izk

esse

l-A

usla

stu

ng

[%

]

Heiztage [Tagen]

Au

ße

nte

mp

era

tur

[°C

]

63

48

39

30

13

24,5 32,2 39,5 50,5 119,7

10

2.5. Norm-Nutzungsgrad

Zur Kennzeichnung der Energieaus-nutzung von Niedertemperatur- undBrennwertkesseln wurde deshalb derNorm-Nutzungsgrad nach DIN 4702Teil 8 eingeführt.

Der Norm-Nutzungsgrad umfasst alle Verluste eines Heizkessels (Ab-gasverlust, Strahlungs- und Bereit-schaftsverlust), die maßgeblich vonder Kesselwassertemperatur und derKesselauslastung bestimmt werden.

Bei fünf Auslastungen wird je einTeillast-Nutzungsgrad gemessen. Für jede Auslastung sind die Vor-und Rücklauftemperaturen der Aus-legungs-Temperaturpaare 75/60°Cund 40/30°C festgelegt. Aus den fünfTeillast-Nutzungsgraden wird dannder Norm-Nutzungsgrad ηN ermittelt.Die Norm-Nutzungsgrad-Prüfungentspricht somit dem typischen Betrieb einer Heizungsanlage überden Jahresverlauf (Bild 11).

Zur Beurteilung des alten Heizkesselsist es sinnvoll, die Auslastung zu be-stimmen.

Die Auslastung ist definiert als Verhältnis der Vollbenutzungs-stunden bVK des Heizkessels zur Betriebsbereitschaftszeit b:

ϕ = bVK / b (5)

Die Betriebsbereitschaftszeit b bei integrierter Warmwasserbereitung(System wird ganzjährig auf Tempe-ratur gehalten) beträgt maximal 8760 Stunden (Jahresstundenzahl).

Der Begriff „Vollbenutzungsstunden“bVK umfasst die Brennerlaufzeit, die zur Erbringung der Nutzwärmemengebenötigt wird. Verglichen mit der ge-samten Brennerlaufzeit bF ist bVK umdie Brennerlaufzeit geringer, die zurErbringung der Bereitschaftsverlustenötig ist.

Die Vollbenutzungsstunden lassensich aus dem Jahres-Brennstoffver-brauch Ba, der Heizkessel-Nennleis-tung Q̇K und dem Bereitschaftsver-lust qB (Bild 6) über die Feuerungs-zeit bF errechnen:

Tabelle 1: Ergebnis der Norm-Nutzungsgradprüfung eines Öl-Heizkessels mit 22 kW Leistung

Relative Kesselleistung Heizmitteltemperaturen Teillast-NutzungsgradϕKi [%] ϑV / ϑR [°C] ηø [%]

13 27 / 25 95,330 37 / 32 94,139 42 / 36 93,648 46 / 39 93,363 55 / 45 92,6

Bild 11: Auslastungsstufen nach DIN 4702

bF – b · qBbVK = –––––––––––– (6)

( 1 – qB )

Ba · Hi · ηKbF = ––––––––––––– (7)

Q̇K

Der jährliche Brennstoffverbrauch Ba sowie der zugehörige Heizwertdes Brennstoffes Hi (Erdgas: 9 bis 10 kWh/m3, Heizöl: 10 kWh/l) sind in der Regel bekannt.

Die Heizkessel-Nennleistung QK wirddem Typenschild entnommen, alsKesselwirkungsgrad ηK kann für Alt-anlagen 0,80 bis 0,85 angenommenwerden. Eine Auslastung ϕ von 100%ergibt sich, wenn der Brenner das gan-ze Jahr ohne Unterbrechung läuft.Dies ist praktisch nie der Fall, da derAuslegungszustand (tiefste Außen-temperatur) nur an wenigen Tagen imJahr vorliegt. Bei richtiger Dimensio-nierung des Heizkessels werden realeAuslastungen von ca. 20% erreicht.

20%12%

68% 96%

1%

3%

Alter Heizkessel Neuer Heizkessel

Jahres-Nutzungsgrad

Jahres-Oberflächenverlust

Jahres-Abgasverlust

11

3. Merkmale alter Heizkessel

3.1. Nutzungsgrad alter Heizkessel

Heizkessel mit diesen Merkmalen erreichen durchschnittlich Jahres-Nutzungsgrade zwischen 60 und70%. Dies liegt neben den hohen Abgasverlusten vor allem an den hohe Bereitschaftsverlusten, diedurch die Wärmeabstrahlung überdie Kesseloberfläche entstehen.

Bild 12: Mit einem neuen Viessmann Heizkessel können bis zu 30% Energie eingespart werden

Eine Altanlage weist in der Regeleinige der folgenden Merkmale auf:

– Es handelt sich um einen Wechsel-oder Umstellbrandkessel. Die In-stallation erfolgte oft in den Jahrender Ölkrise, in denen aus Unsicher-heit über die zukünftige Energie-versorgung die Umstellmöglichkeitauf feste Brennstoffe vorgesehenwar.

– Der Heizkessel wird mit konstanterKesselwassertemperatur von mehrals 70°C betrieben.

– Heizkessel, Warmwasserspeicherund Armaturen weisen nur einegeringe Wärmedämmung auf, sodass der Aufstellungsraum durchStrahlungsverluste aufgeheiztwird.

– Neben hohen Strahlungsverlustenweist der Heizkessel auch hoheAbgasverluste auf. Die Abgastem-peratur liegt häufig über 200°C.

– Der Heizkessel ist überdimensio-niert. Dies kann sowohl aus einergroßzügigen Auslegung beimEinbau resultieren als auch auszwischenzeitlich durchgeführtenWärmedämm-Maßnahmen amGebäude.

– Die Anlage weist nur eine einfacheSteuerung auf, ein witterungsge-führter Betrieb mit programmier-baren Absenkphasen und zeitwei-ser Abschaltung der Pumpen(Stromeinsparung) ist nicht vor-gesehen.

Teilla

st-

Nu

tzu

ng

sg

rad

[%

]

Auslastung des Heizkessels [%]

Nutzen Oberflächenverlust Abgasverlust

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1000

20

40

60

80

100

90

70

50

30

10

Merkmale alter Heizkessel

12

3.2. Auslastung alter Heizkessel

Der Anteil der Bereitschaftsverlustewird um so größer, je geringer dieJahres-Auslastung des Heizkesselsist. Und gerade bei Altanlagen ist dieAuslastung häufig sehr gering, weildie Heizkessel bis zu dreifach über-dimensioniert sind und dement-sprechend geringe Brennerlaufzeitenaufweisen.

Typische Auslastungen gemäß Bild 14 liegen für ältere Heizkesselbei 10 bis 15%, entsprechend hochist der Verlustanteil während der Bereitschaftszeiten.

3.3. Alte Heizkessel in modernisier-

ten Häusern

Werden am Gebäude nachträglichWärmedämm-Maßnahmen durch-geführt, so wird die Heizlast weitergesenkt. Damit sinkt auch die Aus-lastung der Heizungsanlage. Bei alten Heizkesseln führt dies dazu,dass der dadurch ansteigende Anteilder Bereitschaftsverluste den Ein-spareffekt der Wärmedämmung teilweise wieder aufzehrt.

Bild 14: Nutzen und Verluste in Abhängigkeit der Auslastung für einen alten Heizkessel

Bild 13: Typische Altanlagen (installiert vor 1975)

13

4. Vorteile moderner Anlagen

Bild 16: Wirtschaftliches Energiemanagementbraucht einen klugen Kopf: die Vitotronic Regelungen denken mit

Moderne Niedertemperatur- undBrennwertkessel zeigen im Gegen-satz zu alten Heizkesseln einen völliganderen Nutzungsgradverlauf. Siewerden mit gleitend abgesenkterKesselwassertemperatur betrieben,die jeweils dem aktuellen Bedarf desGebäudes angepasst wird. Der Ent-wicklung des Niedertemperatur-Heiz-kessels lag die Erkenntnis zugrunde,dass Heizungsanlagen überwiegendim Teillastbereich, also mit Auslas-tungen von deutlich weniger als 50%,betrieben werden (siehe Bild 9).

4.1. Niedertemperatur-Heizkessel

Die hohen Nutzungsgrade modernerNiedertemperatur-Heizkessel von biszu 96% werden dadurch erreicht,dass die Oberflächenverluste aufjährlich 1 bis 3% reduziert werdenkonnten. Damit betragen sie nur nochetwa 1/10 der Oberflächenverluste alter Heizkessel mit konstanter Kes-selwassertemperatur. Entscheidendfür die geringeren Verluste ist dasgleitend abgesenkte Temperatur-niveau des Heizkessels, zusätzlichwirkt sich noch die hochwirksameVerbund-Wärmedämmung modernerHeizkessel positiv aus.

Ein Betrieb mit bedarfsgerecht abge-senkter Kesselwassertemperatursetzt den Einsatz einer modernen Regelung voraus, um die jeweiligeHeizlast zu ermitteln und als Füh-rungsgröße für die Kesselwasser-temperatur einzusetzen.

Bild 15: Niedertemperatur-Heizkessel Vitola 200

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

00 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Te

illa

st-

Nu

tzu

ng

sg

rad

[in

%]

Auslastung des Heizkessels [in %]

Nutzen Oberflächenverlust Abgasverlust

Vorteile moderner Anlagen

14

Bild 18: Schnitt durch den Niedertemperatur-Öl-Heizkessel Vitola 200, Nenn-Wärmeleistung:15 bis 63 kW

Bild 17: Nutzen und Verluste in Abhängigkeit der Auslastung für einen modernen Niedertemperatur-Heizkessel

Verringerung der Heizlast zu rechnenist.

Der nahezu konstante Nutzungsgrad-verlauf moderner Heizkessel führtauch bei einer Verringerung der Heizlast zu einer entsprechend hohenEnergieersparnis.

Bei alten Heizkesseln wird dagegenbei sinkender Heizlast und entspre-chend geringer Auslastung der Nutzungsgrad deutlich schlechter –ein Argument dafür, vor oderwährend der Verbesserung der Gebäudedämmung den alten Heiz-kessel auszutauschen, um das Ein-sparpotenzial von Wärmedämm-Maßnahmen voll nutzen zu können.

Nutzen und Verluste

Bild 17 zeigt Nutzen und Verluste eines modernen Niedertemperatur-Heizkessels. Es wird deutlich, dass

● der Abgasverlust gegenüber altenHeizkesseln auf etwa 1/3 reduziertwerden konnte,

● die Oberflächenverluste im Mittel nur noch ca. 1/10 der entsprechendenVerluste alter Heizkessel betragen,

● der Nutzungsgrad bis zu Auslas-tungen von weniger als 10% konstantbei über 90% liegt.

Erst bei einer Auslastung von deutlichweniger als 10% gewinnt der Ober-flächenverlust, bedingt durch diedann langen Stillstandszeiten, an Bedeutung.

Als entscheidendes Fazit aus dieserDarstellung ist folgendes festzustel-len: Im Auslastungsbereich zwischen100 und ca. 10% wird der Oberflä-chenverlust durch einen Gewinn ausdem nicht eintretenden Abgasverlustkompensiert.

Dieses Betriebsverhalten führt dazu,dass der Verlauf des Nutzungsgradesvon neuzeitlichen Niedertemperatur-Heizkesseln mit geringer werdenderAuslastung ansteigt. Erst bei Auslas-tungen von deutlich weniger als 10%beginnt die Nutzungsgradkurve ab-zufallen. Niedertemperatur-Heiz-kessel zeichnen sich somit gegen-über alten Heizkesseln durch einenäußerst stabilen Nutzungsgradver-lauf über einen weiten Auslastungs-bereich aus.

Niedertemperatur-Heizkessel in noch

nicht modernisierten Häusern

Aus diesem Grund bietet sich der Austausch des Heizkessels auch dannan, wenn erst zu einem späteren Zeit-punkt im Rahmen von Modernisie-rungsarbeiten am Gebäude mit einer

100% 111%

100%

110%

109%

100%

96%

Wärme im

Wasserdampf

Jahres-

Abgas-

verlust 3%

Jahres-

Oberflächen-

verlust 1%

Brennwert

Heizwert

Brennwert

Heizwert

97%

Niedertemperatur-

Heizkessel

Gas-Brennwertkessel

1%

1%

106%

100%

105%

104%

Brennwert

Heizwert

Öl-Brennwertkessel

1%

1%

15

Vorteile moderner Anlagen

Erdgas

(CH4...)

Luft

(N2, O2...)N

2, O

2, H

2O...

ηN = 96% η

N = 109%

Erdgas

(CH4...)

Luft

(N2, O2...)

N2, CO

2...

RL

RL

H2O

RL

Abgas

Abgas

Niedertemperatur-Heizkessel Brennwertkessel

VL

VL

Bild 20: Gas-Brennwertkessel Vitodens 200 mitInox-Radial-Heizfläche und Edelstahl-Zylinder-brenner

Bild 19: Vergleich der Jahresverluste bei Niedertemperatur- und Brennwerttechnik (Erdgas E, Heizöl EL)

Bild 22: Konstruktiver Vergleich von Niedertemperatur-Heizkessel und Brennwertkessel

4.2. Brennwertkessel

Eine Kondensation des Wasser-dampfes ist bei Niedertemperatur-Heizkesseln unerwünscht, da Heiz-kessel und Abgasanlage konstruktivnicht für die Kondensation geeignet sind. Deshalb sind Niedertemperatur-Heizkessel so ausgelegt, dass eine Mindestabgastemperatur eingehal-ten wird.

Anders sieht es bei Brennwertge-räten aus: Hier ist die Kondensationausdrücklich gewollt, Heizkessel undAbgasanlage besitzen spezielle Kon-struktionsmerkmale und sind werk-stoffseitig angepasst, so dass dasKondenswasser keinen Schaden an-richten kann. Damit besteht die Mög-lichkeit, die latente Wärme, die imWasserdampf des Heizgases steckt,durch Kondensation innerhalb desHeizkessels zurückzugewinnen. Wäh-rend bei Niedertemperatur-Heizkes-seln die Verdampfungswärme überden Schornstein verloren geht, wirdsie bei Brennwertkesseln durch Kon-densation nutzbar gemacht.

Nutzen und Verluste

Im Teillastbereich ist der Nutzungs-gradanstieg bei Brennwertkesselnbesonders ausgeprägt. Der Gewinnaus der Kondensationswärme ist gerade bei geringer Auslastung, bedingt durch die dann niedrigenRücklauftemperaturen, besonders deutlich und bewirkt einen erheb-lichen Anstieg im Nutzungsgrad.

Bild 21: Öl-Brennwert-Wandkessel Vitoplus 300mit Inox-Radial-Heizfläche und Compact-Blau-brenner

20 15 10 5 0 –5 –10 –15

20

30

40

50

60

70

He

izsy

ste

mte

mp

era

tur

[°C

]

Außentemperatur [°C]

Taupunkttemperatur (Erdgas ca. 57°C)

Theoretischer Kondensationsbereich (Heizsystem 75/60°C)80

90

75°C

60°C

(–11,5°C)

Taupunkttemperatur (Heizöl ca. 47°C)

110

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

10 20 30 40 50 60 70 80 90 10000

Auslastung des Heizkessel [%]

Te

illa

st-

Nu

tzu

ng

sg

rad

[%

]Mehrnutzen

Niedertemperatur-Heizkessel

Mehrnutzen

Brennwertkessel (Gas)

Nutzen

Konstanttemperatur-Heizkessel,

Baujahr 1975

Vorteile moderner Anlagen

16

Bild 24: Vorlauf-/Rücklauftemperatur in Abhängigkeit der Außentemperatur, Brennwertnutzen

Bild 23: Nutzen und Verluste in Abhängigkeit der Auslastung für einen modernen Brennwertkessel

Brennwertkessel sind sowohl für Radiatoren- als auch für Fußboden-heizungen geeignet. Da die Taupunkt-temperatur für die Bildung von Kondenswasser bei der Erdgasver-brennung bei ca. 57°C liegt, lässt sichauch für konventionelle Heizsysteme(Auslegung 75/60°C) bei Außentem-peraturen bis weit unter den Gefrier-punkt Brennwertnutzen erzielen.

Heizwert- und Brennwertbezug

Um die verschiedenen Heizsystemeweiterhin vergleichbar zu machen,wird zur Beschreibung der HeizwertHi des Brennstoffes als Bezugsgrößebeibehalten. Da sich Hi auf eine voll-ständige Verbrennung ohne Konden-sation bezieht, ergibt sich das Kurio-sum, dass Brennwertkessel einenNutzungsgrad über 100% erreichenkönnen, da bei ihnen durch die Was-serdampf-Kondensation der Brenn-wert (Hs) genutzt werden kann.

Öl-Brennwertkessel

Wegen des hohen Schwefelgehaltsim Heizöl war die Brennwerttechnikfür Heizöl bisher noch nicht zuver-lässig einsetzbar. Mit der inzwischenerfolgten flächendeckenden Einfüh-rung einer schwefelarmen Heizöl-qualität (Schwefelgehalt < 50 ppmstatt 2000 ppm bei normalem Heizöl)haben sich die Voraussetzungen ge-ändert. Erst das schwefelarme Heizölermöglicht die Öl-Brennwerttechnik:Das Kondenswasser ist deutlich weniger sauer und die Verschmut-zungen der Heizflächen werden erheblich verringert.Grundsätzlich lassen sich zwei Artenvon Öl-Brennwertanlagen unter-scheiden:

– Kondensation auf kesselintegrier-ten oder nachgeschalteten Wärme-tauscherflächen und Übertragungder Wärme auf das Heizungs-wasser

oder

– Kondensation im Abgassystemund Übertragung der Wärme aufdie Zuluft (Verbrennungsluftvor-wärmung).

Öl-Brennwertkessel mit integrierter Brennwertnutzung sind so aufgebaut,dass kesselintegriert oder in einemnachgeschalteten Wärmetauscherdie erzeugte Kondensationswärmedirekt auf das Heizwasser übertragenwird.

Bei Geräten, die nur einen Wärme-tauscher aufweisen, wird die Konden-sationswärme direkt im Heizkessel gewonnen. Diese Geräte entsprechenden seit vielen Jahren etabliertenGas-Brennwertkesseln.

Alternativ dazu besteht die Möglich-keit, einen separaten Wärmetauscherzur Brennwertnutzung nachzuschal-ten. In diesem Fall besteht der Brennwertkessel aus zwei Wärme-tauschern: Im Brennraum wird das Heizgas am ersten Wärmetauscherauf Temperaturen oberhalb der Taupunkttemperatur abgekühlt. Dasabgekühlte Heizgas durchströmtdann einen zweiten Wärmetauscher,der auf die Kondensation des Heiz-gases ausgelegt ist. Beide Wärme-tauscher sind in den hydraulischenHeizkreis eingebunden.

Kesselintegrierte Wärmetauschersind sowohl den hohen Temperatu-ren der Flamme ausgesetzt als auchdurch unvermeidbare Ablagerungenu.a. aufgrund des Schwefelanteils imHeizöl belastet. Deshalb ist es not-wendig, diese Wärmetauscherbrennwertgerecht zu konstruieren und korrosionsbeständige Werkstoffewie z. B. Edelstahl zu verwenden (z. B.Vitoplus 300, Bild 25).

Im Betrieb sollte schwefelarmes (< 50 ppm) Heizöl EL eingesetzt werden, um so die Ablagerungen zureduzieren. So sind Langlebigkeit,energetische Qualität und hohe Effizienz auch dann gesichert, wennnur einmal jährlich eine Reinigungdurchgeführt wird. Außerdem entfälltfür die Verbrennung von schwefel-armem Heizöl EL (< 50 ppm) auf Basis des ATV-Merkblattes A251 dieNeutralisationspflicht.

Bild 25: Vitolaplus 300 Öl-Brennwert Unit und Vitoplus 300 Öl-Brennwert-Wandkessel

Vorteile moderner Anlagen

Für nachgeschaltete Kondensations-Wärmetauscher kann auch Standard-Heizöl EL (bis 2.000 ppm) zum Ein-satz kommen, da Verbrennung undKondensation räumlich getrennt voneinander ablaufen. Die entste-henden Verbrennungsrückstände, die auch die Reaktionsprodukte desSchwefels enthalten, lagern sichhauptsächlich an den Wärmetau-scherflächen im Brennraum an. Dort entsteht aber aufgrund der an-gepassten Temperaturführung imHeizkessel kein Kondenswasser (z. B.Vitolaplus 300, Bild 25).

Erst im nachgeschalteten Wärmetau-scher findet ein praktisch ablage-rungsfreier Kondensationsprozessstatt.

Zu beachten ist, das bei der Ver-wendung von Standard-Heizöl EL in jedem Fall eine Neutralisations-pflicht besteht. Diese entfällt nur bei schwefelarmem Heizöl.

17

100

95

90

85

80

75

70

65

60

55

500 50 100 150 200

mögliche Einsparungdurch neuen Brenner

Einsparung durchneuen NT-Heizkessel

Einsparung durchneuen Brennwert-kessel

Am Beispiel der Heizkessel aus der Baualtersklasse 1974 bis etwa 1979

120

100

80

60

40

20

0Wärm

eau

fteilu

ng

[%

]

(Basis

: H

eiz

wert

(10

0 %

))

alt

e A

nla

ge (

Öl)

Öl-

Nie

dert

em

pera

tur-

Heiz

kessel

Gas-N

ied

ert

em

pera

tur-

Heiz

kessel

Gas-B

ren

nw

ert

kessel

Kondensationsverlust Abgasverlust

Oberflächenverlust Nutzwärme

18

4. Die Auswirkungen der Heizungs-

modernisierung

Bild 26: Gegenüberstellung von Nutzen und Verlusten (Basis: Heizwert des Brennstoffes)

Bild 27: Energieeinsparung bei Ersatz eines alten Heizkessels (nach Feist)

Die Heizungsmodernisierung sorgt für einen deutlich geringeren Energie-verbrauch bei sonst gleichem Ge-bäudezustand und Nutzerverhalten. Allein ein Vergleich der Verluste unter-schiedlicher Kesseltypen verdeutlichtdies:

Mit moderner Heizkesseltechnik kannbis zu ein Drittel Brennstoff einge-spart werden.

5.1. Der Brenneraustausch reicht

nicht

Unter "Heizungsmodernisierung”wird oft nur der Austausch des Brenners verstanden. Bild 26 ver-deutlicht, dass der Einspareffekt verglichen mit einer komplettenModernisierung der Anlage geringist. Dies ist verständlich: Es findet lediglich eine Anpassung der Feue-rungsleistung an den realen Bedarfstatt, ggf. steigt dadurch die jährlicheAuslastung.

Durch die Reduzierung der Feue-rungsleistung sinkt zwar die Abgas-temperatur und damit der Abgasver-lust. Die Bereitschaftverluste bleibenallerdings durch die weiterhin kon-stant hohe Kesselwassertemperaturunverändert. Deshalb ergibt sich durch die Reduzierung der Feue-rungsleistung nur eine geringe Ein-sparung.

Bre

nn

sto

ffein

satz

in

Rela

tio

n

zu

m a

lten

Verb

rau

ch

[%

]

Nenn-Wärmeleistung des Heizkessels [kW]

19

Die Auswirkungen der Heizungs-

modernisierung

Tabelle 2: Durchschnittlicher Jahres-Heizwärmebedarf in Abhängigkeit vom Baujahr des Gebäudes

Jahres-Heizwärmebedarf kWh/(m2·a)

Baujahr bis bis bis bis bis WSchVGebäude 1958 1968 1977 1983 1990 95 NEH

Einfamilienh. > 200 150 140 120 120 90 < 70Mehrfamilienh. > 180 170 130 100 100 80 < 55

Spezifischer Leistungsbedarf [W/m2] je m2 Wohnfläche

Baujahr bis 1959 – 1969 – 1974 – 1978 – 1984 – ab 1958 1968 1973 1977 1983 1994 1999

Gebäude

Einfamilienhaus 180 170 150 115 95 75 60freistehend

Reihenhaus– Endhaus 160 150 130 110 90 70 55– Mittelhaus 140 130 120 100 85 65 50

Mehrfamilienhaus– bis 8 WE 130 120 110 75 65 60 45– über 8 WE 120 110 100 70 60 55 40

Tabelle 3: Erfahrungswerte für den spezifischen Leistungsbedarf je m2 Wohnfläche

Bild 28: Gas-Brennwertkessel Vitodens 333 mitintegriertem Ladespeicher (86 Liter Inhalt)

5.2. Ein Beispiel

Für Modernisierungsmaßnahmen istes wichtig, den Jahres-Heizwärme-bedarf bzw. die zu installierende Kesselleistung möglichst genau zuermitteln. Zunächst lässt sich ausdem Baujahr des Gebäudes eine grobe Abschätzung ableiten (Tabelle. 2).

Setzt man eine Auslastung von 20%innerhalb einer Heizperiode an, soergeben sich (bei ganzjährigem Betrieb aufgrund mit integrierterTrinkwassererwärmung) 1750 Voll-benutzungsstunden. Damit ergebensich für die zu installierende Kessel-leistung (bezogen auf die zu behei-zende Fläche) Anhaltswerte gemäß Tabelle 3.

20

Die Auswirkungen der Heizungs-

modernisierung

Bild 30: Öl-Brennwert-Wandkessel Vitoplus 300 mit Edelstahl-Speicher-Wassererwärmer Vitocell-W 300

Bild 29: Jahres-Nutzungsgrad in Abhängigkeit der Überdimensionierung

Die Auslegung und das Energieein-sparpotenzial sind in folgendem Beispiel erläutert: Ein Einfamilien-haus, Baujahr 1975, mit einer Wohn-fläche von 140 m2 verbraucht bisherjährlich 4300 Liter Heizöl. Für dieWarmwasserbereitung kommennoch 600 l/a Heizöl hinzu, was einenjährlichen Gesamt-Heizölverbrauchvon 4900 Litern ergibt. Der Wärme-leistungsbedarf liegt aufgrund derBauausführung bei 130 W/m2, insge-samt also bei 18,2 kW. Der 1975 in-stallierte Heizkessel (Standardkessel)ist mit 30 kW, wie damals üblich,deutlich überdimensioniert.

Ermittlung der Auslastung

Eine Berechnung der Vollbenut-zungsstunden nach VDI 2067 (Formel6 und 7) ergibt 1164 h/a, was zu einerrealen Auslastung von etwa 13,3%führt. Der Nutzungsgrad (Formel 2)gemäß Bild 29 beträgt ca. 67% (Punkt 1, Fall A).

Wird ein neuer Niedertemperatur-Heizkessel installiert, so steigt derNutzungsgrad auf 95% (Punkt 2, Fall A). Der Brennstoffverbrauchsinkt entsprechend dem Nutzungs-gradverhältnis auf 3445 l/a.

Für diese Einsparung sind Investi-tionskosten von ca. 6100,- € erfor-derlich. Alternativ kann auch ein moderner Gas-Brennwertkessel oderein entsprechendes Wandgerät zumEinsatz kommen.

110

100

90

80

70

60

50

40Jah

res-N

utz

un

gsg

rad

[%

]

Unterdimensionierung Überdimensionierung

Brennwert-kessel

Nieder-temperatur-Heizkessel

Standard-kessel

Punkt 1

Punkt 3

Punkt 4

Punkt 6

Punkt 5Punkt 2

Fall A Fall B

Fall A = vorhandene Wärmedämmung

Fall B = neue Wärmedämmung

95%

67%

60%

21

Bei der vorhandenen Anlage mit höheren Systemtemperaturen kannmit einem Jahres-Nutzungsgrad vonetwa 106% incl. Warmwasserberei-tung gerechnet werden. Somit wirdder neue Brennstoffverbrauch bei ca. 3100 m3 Erdgas pro Jahr liegen.

Die Reihenfolge der Maßnahmen ist

wichtig

Werden stattdessen zunächst Verbes-serungen an der Gebäude-Wärme-dämmung (Außenwände, Dach) durchgeführt, so ergibt sich folgendesBild (Fall B): Die Heizlast kann um35% gesenkt werden, damit sinkt die Jahres-Auslastung des alten 30-kW-Kessels von 13,3 auf 8,6%. Die Nenn-Leistung des Heizkesselsist nun schon 2,5 mal so groß wie eigentlich erforderlich. Der alte Heiz-kessel erreicht dann lediglich einenJahres-Nutzungsgrad von rund 60%(Punkt 4, Fall B). Der Jahres-Brenn-stoffverbrauch liegt trotz des Investi-tionsvolumens von ca. 15300,- € beiüber 3700 Litern.

Erfolgt dagegen eine verbesserte Ge-bäudedämmung nach der Installationeines modernen Niedertemperatur-oder Brennwertkessels, so führt dieVerringerung der Auslastung von 13,3 auf 8,6% trotz der Überdimensio-nierung des Heizkessels nicht zu einerVerschlechterung des Nutzungsgra-des (Punkt 5, 6).

Selbstverständlich sollte bei einerHeizungsmodernisierung der neueHeizkessel so gewählt werden, dasser dem tatsächlichem Bedarf ent-spricht. Im aufgezeigten Beispiel wären das vor Durchführung von Wärmedämm-Maßnahmen ca. 20 kW.

Das Beispiel zeigt, dass sich frühzei-tige Modernisierungsmaßnahmen auch wirtschaftlich rechnen: Wird jetztein neuer Heizkessel eingebaut, sokönnen jährlich mindestens 30%Brennstoff und damit Heizkosten eingespart werden. Nach Ablauf derÜbergangsfrist im Jahr 2004 müssenalle alten Heizkessel die neuen Ab-gaswerte einhalten. Bis dahin kann,wenn jetzt modernisiert wird, mit deneingesparten Heizkosten bereits einTeil der Modernisierungsmaßnahmefinanziert werden.

Heizwärme- und Jahres- Jahres- Jahres-Trinkwasserbedarf Nutzungsgrad Brennstoff- Brennstoff-

verbrauch einsparung[kWh/a] [%] [l/a] [l/a]

Istzustand 32732 66,8 4900 –––

Wärme-dämm- 22651 61,0 3713 1187Maßnahme

Heizungs-moderni- 32732 95,0 3445 1445sierung

Tabelle 4: Brennstoffkosten-Einsparung bei Modernisierung

Die Auswirkungen der Heizungs-

modernisierung

Bild 31: Gas-Brennwert-Wandkessel Vitodens 300 mit Inox-Radial-Heizfläche und MatriX-CompactGasbrenner, Nenn-Wärmeleistung: 6,6 bis 35,0 kW

22

6. Umweltnutzen, Grenzwerte und

Verordnungen

Bild 32: Brennstoff- und Schadstoffreduzierung (Brennwertkessel)

Bild 34: MatriX-Bren-ner – extrem niedrigeSchadstoff-Emissio-nen bei der Verbren-nung von Gas

Die Heizungsmodernisierung hatnicht nur einen wirtschaftlichen, sondern auch einen ökologischenNutzen: Die CO2-Emission verringertsich proportional zum Jahres-Brenn-stoffverbrauch, bei dem beschriebe-nen Beispiel also immerhin um 30% (Brennstoffverbrauch zu Heiz-zwecken: von 4900 l/a auf 3445 l/a).

Noch deutlicher wird der positiveUmwelteffekt bei den Schadstoff-Emissionen: Aufgrund der schad-stoffarmen Verbrennung modernerNiedertemperatur- und Brennwert-kessel werden die NOx-, SO2- undCO-Emissionen überproportional gesenkt (Bild 32).

6.1. EnEV

Die Energie-Einsparverordnung(EnEV) soll einen Beitrag dazu leis-ten, die selbst auferlegte Verpflich-tung Deutschlands, bis zum Jahr2005 gegenüber dem Stand von 1990 25% CO2 weniger zu emittieren, ein-zuhalten. Mit der EnEV werden dieWärmeschutz-Verordnung und dieHeizungsanlagen-Verordnung abge-löst. Die DIN V 4701 Teil 10, die dieBerechnungsgrundlagen für die An-lagentechnik schafft, sowie die ent-sprechende Regel für die Bauphysik,die DIN V 4108 Teil 6, liegen bereitsals Vornormen vor.

Damit ist nicht mehr der Heizwärme-bedarf, sondern der Primärenergie-bedarf qP, der für die Gebäudebe-heizung und -belüftung sowie für dieTrinkwassererwärmung erforderlichist, geregelt. Diese Betrachtung erfor-dert, dass sowohl Wärmedämm- alsauch anlagentechnische Maßnah-men als Ganzes betrachtet werden.

Ziel muss es deshalb sein, den Ge-bäudebestand mit hochentwickelterund ausgereifter Technik energetischzu modernisieren. Die EnEV gibt fürden Gebäudebestand die anlagen-technischen Maßnahmen vor.

100

80

60

40

20

0An

gab

en

[%

]

Energie-verbrauch

CO2-Emission

SO2, NOx, CO

Ist-Zustand

nach Heizungsmodernisierung

Bild 33: Unit Ölbren-ner Vitoflame 200 –niedrige Schadstoff-Emissionen durchDuozon-Verbren-nungsprinzip

23

Umweltnutzen, Grenzwerte und

Verordnungen

Bild 35: Altersstruktur Öl/Gas-Feuerungsanlagen – Bundesrepublik Deutschland (Quelle: ZIV-Erhebung für 2002)

Um auch ältere Anlagen energetischbewerten zu können, wurde im September 2003 die DIN V 4701, Teil 12 (Blatt 1) veröffentlicht.

Zur Bewertung wird, vereinfacht beschrieben, die Altanlage aufgrundihrer Betriebsart, ihrer Größe und ihres Alters in ein Raster eingeordnetund daraus ein mittlerer Wirkungs-grad abgeleitet, der dann für die Be-rechnung der Erzeugeraufwandszahlverwendet werden kann.

Damit kann in vielen Fällen auch beider Modernisierung von Gebäudeneine Energiebedarfsausweis wie fürden Neubau vorgeschrieben ausge-stellt werden.

6.2. Energiepass

Generell wird die Ausstellung einesEnergiepasses für bestehende Ge-bäude ab 2006 verpflichtend. NachArtikel 7 der EU-Richtlinie 202/91/EGüber die Gesamtenergieeffizienz vonGebäuden muss der Energiepass bei Vermietung oder Verkauf dem jeweiligen Interessenten vorgelegtwerden. Der Pass muss Referenz-und Vergleichskennwerte enthalten,um den Verbrauchern einen Ver-gleich und eine Beurteilung der Ge-samtenergieeffizienz des Gebäudeszu ermöglichen.

Außerdem sind Empfehlungen fürdie kostengünstige Verbesserung derGesamtenergieeffizienz beizufügen.

Die Gültigkeit des Passes darf höchstens 10 Jahre betragen, danachist er zu erneuern.

Bei älteren Gebäuden kann die Modernisierung der Heizungsanlagez. B. mit Brennwerttechnik eine er-hebliche Verbesserung der Einstu-fung im Energiepass bewirken unddamit die Vermietbarkeit auch ältererGebäude langfristig sichern (sieheauch Bild 4).

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

2,0

2,2

2,4

2,6

2,8

3,0

3,2

1978 1979 – 1982 1983 bis

30.09.1988

ab

01.10.1988

Anlagen errichtet bis:

1,020

0,521

1,122

3,818

0,5050,604

1,411

6,154

Öl-Feuerungsanlagen

Gas-Feuerungsanlagen

3,4

3,6

3,8

4,0

An

lag

en

za

hl

[in

Mil

lio

ne

n]

Bild 36: Öl-Brennwertkessel Vitolaplus 300Nenn-Wärmeleistung: 19,4 bis 29,2 kW

7. Entscheidungshilfe

24

Tabelle 5: Energieeinsparmaßnahmen

Übersicht:

Energie-Effi-zienz-Maß-nahmen an bestehenden Gebäuden

Als Nach-rüstpflichtwirtschaft-lich ver-tretbar

Nach-rüstungwirt-schaftlich, wenn ...

Als beding-te Maß-nahme imKopplungs-fall wirt-schaftlich

Kopp-lungs-tatbe-stände

Kopp-lung wirt-schaftlich,wenn ...

Neuverputz,Neuver-kleidung

Neuein-deckung,neue Innen-schale

neue Verkleidung

von oben:neuer Fußboden-belag

neue Fensterohnehin

neue Verglasungohnehin

jederAnlass

neuerHeizkessel

neuerHeizkessel

ja ja ja ja ja ja ja ja ja

Wärme-dämmungvon Außen-wänden vonaußen

nein

kalt ≥ 2,5

W/(m2K)

kalt ≥ 0,8

W/(m2K)

kneu um 0,35

W/(m2K)

kneu um 0,25

W/(m2K)

kneu um 0,25

W/(m2K)

kneu um 0,4

W/(m2K)

kneu um 1,5

W/(m2K)

kneu um 1,5

W/(m2K)

ψneu um 0,2

W/(m2K)

NT-Nutzungs-

grad-Richt-

linie der EU

Brennwert-Nutzungsgrad-Richtlinie der EU

kalt ≥ 0,8

W/(m2K)

kalt ≥ 0,5

W/(m2K)

kalt ≥ 1,65

W/(m2K)

immer immer immer Erdgas verfügbar

Heizleitung inunbeheiztemRaum, Warm-wasser immer

kalt ≥ 1,2

W/(m2K)

kalt ≥ 1,0

W/(m2K)

kalt ≥ 1,0

W/(m2K)

Wärme-dämmung im geneigtenDach

meistensnein

Wärme-dämmungvon oberstenGeschoss-decken

ja

Wärme-dämmungvon Keller-decken vonunten

ja

Auswechseln von Fenstern –Wärmeschutz-verglasung

nein

Auswechselnvon Verglasung – Wärmeschutz-verglasung

nein

Wärme-dämmungvon Rohr-leitungen

ja

Heizleitung ungedämmt in unbeheiztemRaum, Warm-wasser immer

Restnutzung ≤ 4 a und ηa ≤ 80%

Restnutzung ≤ 4 a und ηa ≤ 80%

Auswechselndes Heizkes-sels mit Nie-dertempera-tur-Heizkessel

ja

Auswechselndes Heiz-kessels mitBrennwert-kessel

ja

Bed

ing

te A

nfo

rderu

ng

Nach

rüstp

flic

ht

Moderne Niedertemperatur- oderBrennwertkessel weisen über einenweiten Auslastungsbereich einenkonstant hohen Nutzungsgrad auf,wie Bild 17 zeigt. Auch bei späterenWärmedämm-Maßnahmen, die dannzu einer Überdimensionierung desvorhandenen Heizkessels führen,kann so der hohe Nutzungsgrad erhalten werden.

Wird andererseits zunächst die Wärmedämmung des Gebäudes verbessert, so sinkt die Auslastungdes vorhandenen alten Heizkesselsab. Damit wird der in der Regelschon schlechte Nutzungsgrad weiter verschlechtert. Ein Teil der Energieeinsparung durch die verbes-serte Wärmedämmung wird durchden verringerten Nutzungsgrad desalten Heizkessels wieder aufgezehrt.

wenn sie mit fälligen Renovierungs-arbeiten gekoppelt werden können(z. B. Gebäudeaußendämmung beifälliger Fassadenrenovierung), undunabhängige Maßnahmen, die auchohne eine Verknüpfung mit anderenArbeiten wirtschaftlich sinnvoll sind.

7.2. Die richtige Reihenfolge

Grundsätzlich stellt sich die Frage, in welcher Reihenfolge Maßnahmenzur Heizungsmodernisierung und zurWärmedämmung des Gebäudes ergriffen werden sollten, um einen optimalen Nutzen zu erzielen. Zweifellos wird dann die größte Energieeinsparung erreicht, wenngleichzeitig mit der Heizungsmoder-nisierung auch die Wärmedämmungverbessert wird.

Kann aus finanziellen Gründen nureine der Maßnahmen durchgeführtwerden, so sollte zuerst der alte Heiz-kessel ausgetauscht werden.

OptimalesAusführungs-niveau

7.1. Der richtige Zeitpunkt

Die Frage, wann welche Modernisie-rungsmaßnahmen sinnvoll und wirt-schaftlich sind, lässt sich im Detailnur nach einer genauen Analyse desjeweiligen Gebäudes beantworten.

Grundsätzlich muss gelten:

● zuerst die wirtschaftlichste Maßnahme

● zuerst die Maßnahme, deren Erfolg nicht von anderen Verbesserungenabhängt

● immer auf die Möglichkeit achten, Maßnahmen an fällige Renovierungs-arbeiten zu koppeln.

Das unabhängige Passivhaus-InstitutDarmstadt hat hierzu eine Zu-sammenstellung veröffentlicht. Da-bei werden Modernisierungsarbeiten unterschieden in bedingte Maßnah-men, die nur wirtschaftlich sind,

25

Entscheidungshilfe

Bild 37: Energie- und Kosteneinsparpotenziale

Bild 38: Jetzt die Heizung modernisieren

12500

10000

7500

5000

2500

0En

erg

ieein

sp

aru

ng

[kW

h/a

]In

vesti

tio

nsko

ste

n [

€]

Dach Wände Fenster Heizung

500

400

300

200

100

0 En

erg

ieko

ste

ners

parn

is [

€/a

]

Energieeinsparung [kWh/a]

Investitionskosten [€]

Energiekostenersparnis [€/a] (bei Heizöl: 0,35 €/l )

● Die Anlage verfügt über keine aus-reichenden Regelungsmöglichkeiten(witterungsgeführter Betrieb, Nacht-absenkung).

● Die Abgasverluste nach der 1. BImSchV werden nicht einge-halten (Messprotokoll des Schorn-steinfegers).

● Der Jahresbrennstoffverbrauchliegt bei über 15 bis 20 Liter Heizölbzw. m3 Gas pro m2 Wohnfläche.

● Der Heizkessel ist schlecht isoliert, dadurch wird der Aufstellungsort auf-geheizt (hohe Oberflächenverluste).

Unabhängig von der Reihenfolge derMaßnahmen wird durch die Hei-zungsmodernisierung das günstigsteKosten-Nutzen-Verhältnis der Moder-nisierungsmaßnahmen erreicht, Bei-spiel: Einfamilienwohnhaus, Baujahr1974, 140 m2 (Bild 37).

7.3. Wahl des Brennstoffs –

Heizöl oder Erdgas?

Bei der Auswahl des Wärmeerzeugersmuss die Entscheidung zwischen denBrennstoffen Heizöl und Erdgas ge-troffen werden. Ist ein Gasanschlussvorhanden, besteht die Möglichkeit,Gas-Brennwerttechnik einzusetzen.Damit wird ein besonders guter Nut-zungsgrad erreicht, gleichzeitig ent-fällt die Notwendigkeit, Heizöl zu be-vorraten. Allerdings besteht dann eine Lieferabhängigkeit vom jeweili-gen Gasversorgungsunternehmen.

Für den Einsatz von Heizöl als Brenn-stoff bietet Viessmann bei Stahl-Heiz-kesseln mit der biferralen Verbund-heizfläche sowie bei Guss-Heizkes-seln mit der Eutectoplex-HeizflächeTechnologien, die hervorragendeNutzungsgrade und niedrige Kessel-wassertemperaturen ermöglichen.

Die Öl-Brennwertkessel Vitoplus 300und Vitolaplus 300 erfüllen alle vor-genannten Voraussetzungen, um derÖl-Brennwerttechnik am Markt einengrößeren Stellenwert zu verschaffen.

7.4. Kriterien für die Modernisierung

Für die Modernisierung des Heiz-kessels lassen sich grobe Kriterienzusammenfassen, die anzeigen, dasseine Heizkesselmodernisierung sinn-voll ist:

● Es handelt sich um einen Wechsel-oder Umstellbrandkessel mit kon-stant hoher Kesselwassertemperatur.

● Der Heizkessel ist deutlich zu großdimensioniert.

8. Fortschrittliche Heiztechnik

ist Systemtechnik

26

Bild 39: Fortschrittliche Heiztechnik ist Systemtechnik

Bild 41: Ob Modernisierung oder Neubau: Ander Nutzung der Sonnenenergie kommt man nicht mehr vorbei

Bild 42: Vitosol Sonnenkollektoren

Bild 43: Bivalenter Speicher-WassererwärmerVitocell-B 300, Speicherinhalt 300 und 500 Liter

Sonnenkollektor

Bivalenter Speicher-Wassererwärmer

Solar-Divicon

Gas-Brennwert-Wandgerät

Vitosolic

Bild 40: Die Vitotronic Regelungsgeneration: intelligent, montage-, bedienungs- und wartungsfreundlich

8.1. Systemtechnik

Bei einer Modernisierung sollten ab-gestimmte Systemkomponenten ver-wendet werden, um einen problem-losen Austausch der alten Anlage sicherzustellen. Viessmann bietethierzu die komplette Produktpalettemit allem Zubehör an (Bild 39).

8.2. Regelungstechnik

Für den Niedertemperatur- oderBrennwertbetrieb werden moderneRegelungen eingesetzt, die auf Basisder Außentemperatur und einstell-barer Gebäudekennwerte die opti-male Vorlauftemperatur regeln undhohen Bedienungskomfort bieten(Bild 40).

8.3. Viessmann Sonnenkollektoren

Grundsätzlich sollte geprüft werden,ob zur Unterstützung von Heizungund insbesondere zur Trinkwasser-erwärmung Sonnenkollektoren in-stalliert werden können (Bild 42).

Damit kann während der Sommer-monate der Warmwasserbedarf biszu 100% gedeckt werden.

8.4. Speicher-Wassererwärmer

Die Bevorratung des erwärmten Trink-wassers erfolgt in einem Speicher-Wassererwärmer, der bei Viessmannoptimal auf das Gesamtsystem abge-stimmt ist (Bild 43).

27

Fortschrittliche Heiztechnik

ist Systemtechnik

8.5. Kombinierte Nebenluftvor-

richtung

Die bestehenden Schornsteinanla-gen haben für moderne Niedertem-peratur-Heizkessel häufig zu großeQuerschnitte. Außerdem kann die oft schlechte Wärmedämmung desSchornsteins in Verbindung mit denniedrigen Abgastemperaturen desneuen Heizkessels dazu führen, dassdie Taupunkttemperatur des Abgasesim Schornstein unterschritten und dadurch der Schornstein innenfeucht wird. Um eine Modernisie-rung der Heizungsanlage auch ohneSchornsteinsanierung durchführenzu können, bietet sich für moderneÖl-Heizkessel der Einsatz einer kom-binierten Nebenluftvorrichtung an(Bild 45).

Über eine Öffnung mit Regelscheibewird bei Bedarf Nebenluft aus demHeizraum in den Schornstein ge-sogen. Dadurch wird der Förderdruckim Schornstein konstant gehalten.Die inneren Auskühlverluste desHeizkessels werden reduziert, da der Schornsteinzug bei Brennerstill-stand über die angesaugte Nebenluftaufrecht erhalten wird und damit kei-ne kühle Luft durch den Heizkesselströmt (Bild 44).

Außerdem sorgt die zusätzliche Luftdafür, dass bei Brennerbetrieb derCO2-Gehalt des so verdünnten Abgases im Schornstein sinkt. DieAbsenkung des CO2-Gehaltes führtdazu, dass auch die Taupunkttempe-ratur des Abgases herabgesetzt wird.Damit wird der Gefahr der Abgas-kondensation und damit der Durch-feuchtung des Schornsteins ent-gegengewirkt (Bild 46).

Bild 44: Kesselverluste bei Einsatz einer kombi-nierten Nebenluftvorrichtung

Bild 45: Kombinierte Nebenluftvorrichtung Vitoair

Bild 46: Taupunktverschiebung bei Einsatz einer kombinierten Nebenluftvorrichtung

CO2-Gehalt im Abgas [%]

Wa

sse

rda

mp

f-

Ta

up

un

kt

[°C

]

0 2 4 6 8 10 12 1420

30

40

50

60

Erdgas

Heizöl

Inn

ere

r V

erl

ust

[kW

h/a

]

200

400

600

800

1000

1200

1400

8 9 10 11 12 13 14

Schornsteinhöhe [m]

Kesselwärmeleistung

18 kW

26 kW

35 kW

18 kW

26 kW

35 kW

ohne Nebenluftvorrichtung

mit Nebenluftvorrichtung

Technische Änderungen vorbehalten9446 504 - 3 D 05/2005

„more than heat“

Wärme komfortabel, wirtschaftlichund umweltschonend zu erzeugenund sie bedarfsgerecht bereitzu- stellen, dieser Aufgabe fühlt sich dasFamilienunternehmen Viessmannbereits seit drei Generationen ver-pflichtet. Mit einer Vielzahl heraus-ragender Produktentwicklungen undProblemlösungen hat Viessmann immer wieder Meilensteine geschaf-fen, die das Unternehmen zum tech-nologischen Schrittmacher und Impulsgeber der gesamten Branchegemacht haben.

Mit dem aktuellen Vitotec Programmbietet Viessmann seinen Kunden einmehrstufiges Komplettprogrammmit einer Leistung von 1,5 kW bis19400 kW: bodenstehende undwandhängende Heizkessel für Öl und Gas in Heizwert- und Brennwert-technik sowie regenerative Energie-systeme wie Wärmepumpen, Solar-systeme und Heizkessel für nach-wachsende Rohstoffe. Komponenten der Regelungstechnik und Daten-Kommunikation sind ebenso im Programm wie die gesam-te Systemperipherie bis hin zu Heiz-körpern und Fußbodenheizungen.

Mit 10 Werken in Deutschland, Frank-reich, Kanada, Polen und China, mitVertriebsorganisationen in Deutsch-land und 34 weiteren Ländern sowieweltweit 111 Verkaufsniederlassun-gen ist Viessmann international aus-gerichtet.

Verantwortung für Umwelt und Ge-sellschaft, Fairness im Umgang mitGeschäftspartnern und Mitarbeiternsowie das Streben nach Perfektionund höchster Effizienz in allen Ge-schäftsprozessen sind für Viessmannzentrale Werte. Das gilt für jeden ein-zelnen Mitarbeiter und damit für dasgesamte Unternehmen, das mit allseinen Produkten und flankierendenLeistungen dem Kunden den beson-deren Nutzen und den Mehrwert einer starken Marke bietet.

Viessmann – more than heat

Viessmann Werke35107 Allendorf (Eder )Telefon 06452 70-0Telefax 06452 70-2780www.viessmann.com

Das Viessmann Zentrum in Allendorf mit dem Unterneh-mensmuseum „Via Temporis“

Heizsystemkompo-nenten von derBrennstofflagerungbis zu Heizkörpernund Fußboden-Heizsystemen

Wandgeräte für Öl und Gas, in Heizwert- undBrennwerttechnik

Regenerative Energiesysteme zur Nutzung vonUmweltwärme, Solarenergie undnachwachsendenRohstoffen

Bodenstehende Heizkessel für Öl und Gas in Heizwert- undBrennwerttechnik

more than heat