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Buderus Heiztechnik GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Modul Nr. 1.5 Heizen mit Holz und Holzpellets Holz-Spezialheizkessel Schulung Holzfeuerung.

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Präsentation zum Thema: "Buderus Heiztechnik GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Modul Nr. 1.5 Heizen mit Holz und Holzpellets Holz-Spezialheizkessel Schulung Holzfeuerung."—  Präsentation transkript:

1 Buderus Heiztechnik GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Modul Nr. 1.5 Heizen mit Holz und Holzpellets Holz-Spezialheizkessel Schulung Holzfeuerung

2 Buderus Heiztechnik GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Modul Nr. 1.5 Warum überhaupt? Lagerungsdauer Feuchte- gehalt Heizwert Lagerungsart Umweltfreundlich? Zusammen- setzung Wieviel Holz benötigt man? Verbrennungs- vorgang Brennstoff Holz

3 Buderus Heiztechnik GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Modul Nr. 1.5 Fossile Energieträger - Reichweite Reichdauer international sicher gewinnbarer fossiler Energieträger bei heutigem Verbrauch (Quelle: BMWi Energiedaten 1995) Vorräte in Mrd. t RÖE (Rohöleinheiten) Jahr Kohle: Reichdauer 158 Jahre (2180) Erdgas (1,66 Mrd t/a) (67 Jahre) Erdöl (3,16 Mrd t/a) (43 Jahre) Erdöl 1985 Erdgas 1985

4 Buderus Heiztechnik GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Modul Nr. 1.5 Primärenergieverbrauch I Öl Kohle Gas (Strom) Holz Mrd t SKE Primärenergieverbrauch Welt nach Prof. Heinloth Holz (nach Frisch) 2050: 50% Kohleförderung Verbrennungsmotor Erdölförderung Dampfmaschine Regenerative Energie (Soll) Summe Fossil Gemäß Rio Klimakonvention Kernenergie

5 Buderus Heiztechnik GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Modul Nr. 1.5 CO 2 -neutrale Verbrennung Mineralstoffe Verbrennung Holz Heizenergie Asche Verrottung Holz O2O2 O2O2 CO 2 Nahrung für Mikro- organismen H2OH2O Energie

6 Buderus Heiztechnik GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Modul Nr. 1.5 Heizwert von Holz Spezifische Heizwerte von Holz Heizwert (bei 15% Feuchtigkeitsanteil) HolzartkWh / kgkWh / 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 %Abweichung > 40 %

7 Buderus Heiztechnik GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Modul Nr. 1.5 Brennstoff Erdgas L Erdgas H Flüssiggas Heizöl EL Holz (Ø) Pellets Einheit kWh / m³ kWh / kg (kWh / l) kWh / kg Heizwert 8,88 10,42 25,80 11,86 (10,08) 4,3 5,3 Brennwert 9,76 11,42 28,02 12,44 (10,58) - Heizwerte im Vergleich 1 Raummeter entspricht:Buche208 l Heizöl EL (201 m 3 Erdgas H) Fichte149 l Heizöl EL (144 m 3 Erdgas H) Wirkungsgrad: Öl-/Gas-Spezialheizkessel 92 % Holz-Spezialheizkessel 85 % Pelletofen 90 % Mengenvergleich:Verbrauch 3000 l Heizöl EL entsprechend 16 rm Buche 22 rm Fichte

8 Buderus Heiztechnik GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Modul Nr. 1.5 Der Heizölpreis DM / 100 Liter Datum 1,15 DM / l am

9 Buderus Heiztechnik GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Modul Nr. 1.5 Preisvergleich der Brennstoffe Annahme: Objekt mit kWh Wärmebedarf pro Jahr Heizöl: kWh / (10 kWh/l * 0,9) * 1,15 DM/l = DM Gas: kWh / 0,95 * 0,06 DM/kWh= DM Buche gespaltet / gesägt : kWh / (2100 kWh/rm * 0,85) * 55 DM/rm= 924 DM fertig gehackt: kWh / (2100 kWh/rm * 0,85) * 80 DM/rm= DM Pellets: kWh / (5,3 kWh/kg * 0,9) * 0,28 DM/kg= DM 4000 DM / a 3000 DM / a 2000 DM / a 1000 DM / a Öl Gas Pellets Buche fertig Buche

10 Buderus Heiztechnik GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Modul Nr. 1.5 Bewaldung der BRD

11 Buderus Heiztechnik GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Modul Nr. 1.5 feste Brennstoffe Festbrennstoff Kohlenstoff (C) Wasserstoff (H) Sauerstoff (O) Stickstoff (N) Schwefel (S) Wasser (H 2 O) Asche Heizwert [kWh/kg] Holz (lufttrocken) ,1 Braunkohle- brikett 55 5, , ,4 Steinkohle ,5 3,5 5 8,8 Koks ,5 1 0, ,0 Unterschiedliche Zusammensetzung ergibt unterschiedliche Verbrennungseigenschaften bedingt angepasste Feuerräume

12 Buderus Heiztechnik GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Modul Nr Prozentuale Zusammensetzung von Holz und Koks Brennstoff Holz Kohlenstoff Wasserstoff Sauerstoff Asche Holz Koks Hoher Anteil flüchtiger Bestandteile ergibt große Flammenlänge

13 Buderus Heiztechnik GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Modul Nr. 1.5 Gasinhalt / Flammenlänge KoksEsskohleBraunkohle- briketts Holz Flüchtige Bestandteile in %

14 Buderus Heiztechnik GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Modul Nr. 1.5 Heizwert und Feuchtegehalt ,522,533,544,55 Heizwert in kWh/kg Feuchtegehalt in % Heizwert von Holz in Abhängigkeit des Feuchtegehalts Waldfrisch 50 % Feuchte 2,3 kWh/kg Lufttrocken 15 % Feuchte 4,3 kWh/kg 47 % Differenz !

15 Buderus Heiztechnik GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Modul Nr. 1.5 Sachgemäße Lagerung

16 Buderus Heiztechnik GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Modul Nr. 1.5 Holzfeuchte und Trocknungsdauer Trocknungsdauer in Monaten Feuchtegehalt in % JanuarDezemberJanuarDezember

17 Buderus Heiztechnik GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Modul Nr. 1.5 Verbrennungsablauf Fester Brennstoff Trocknung Zündung Pyrolyse Vergasung des festen Koksrückstandes Verbrennung der Ent- und Vergasungsprodukte

18 Buderus Heiztechnik GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Modul Nr. 1.5 Verbrennungsverlauf / Energiefluss Temperatur in °C Endotherme Reaktion (Energiezuführung) Exotherme Reaktion (Energiefreisetzung) In den Abgasen enthaltene Wärme Nutzwärme Wärmeverbrauch zur Unterhaltung des Verbrennungsvorganges Fremdwärme in der Anheizphase Beginn der Glutbildung Höhepunkt der Verbrennung Beginn der thermischen Zersetzung Trocknung Flammpunkt Frei- gesetzte Energie

19 Buderus Heiztechnik GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Modul Nr. 1.5 Anzünden beim Betriebsstart

20 Buderus Heiztechnik GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Modul Nr. 1.5 Abbrandverhalten von Holz Zeitlicher Abbrand [g/s] Zeit [s] Zündung Trocknung Pyrolyse (Entgasung) Vergasung des festen Koksrückstandes Verbrennung der Ent- und Vergasungsprodukte

21 Buderus Heiztechnik GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Modul Nr. 1.5 Luft Feuerungsprinzipien Oberer AbbrandUnterer Abbrand Robuste Konstruktion Einfacher Aufbau Die ganze Schüttung brennt Nur der untere Teil der Schüttung brennt Geringere Emissionen und hohe Wirkungsgrade durch große Nachverbrennungszone

22 Buderus Heiztechnik GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Modul Nr. 1.5 Oberer und unterer Abbrand

23 Buderus Heiztechnik GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Modul Nr. 1.5 Merkmale: Nennwärmeleistung 14,8 kW Oberer Abbrand Umlenkschieber für guten Ausbrand Großer Füllraum (77 Ltr.) Servicefreundlich durch glatte Heizflächen und Reinigung von vorne Nach 1. BImSchV nicht messpflichtig Forderung nach einem Pufferspeicher nicht zwingend Logano S Primärluft Sekundärluft

24 Buderus Heiztechnik GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Modul Nr. 1.5 Merkmale: Nennwärmeleistung je nach (Werks-) Einstellung 33, 37, 42, 47 oder 52 kW 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 Logano S Primärluft Sekundärluft

25 Buderus Heiztechnik GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Modul Nr. 1.5 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 °C Turboair-Nachverbrennung

26 Buderus Heiztechnik GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Modul Nr. 1.5 Emissionswerte im Vergleich CO-Emission [mg/m³] (15 % 0 2 ) Buderus S minimal 20 Buderus S maximal 95 Grenzwerte Stuttgart 105 Förderprogramm C.A.R.M.E.N / Bundes- Förderprogramm BImSchV Förderprogramm Sachsen

27 Buderus Heiztechnik GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Modul Nr. 1.5 Pufferspeicher Immer 800 l EN ! 25 l/kW 100 l/kW So groß wie nur möglich

28 Buderus Heiztechnik GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Modul Nr. 1.5 Warum ein Pufferspeicher ? 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: Bester Wirkungsgrad Geringste Emissionen wegen optimalen Temperaturbedingungen Keine festen Rückstände im Brennraum Höhere Lebenserwartung Beste Wirtschaftlichkeit Der Pufferspeicher speichert die von intermittierend betriebenen Festbrennstoff-Heizkesseln erzeugte Wärme. Dadurch werden die Betriebsverhalten der Heizungsanlage in folgenden Punkten verbessert:

29 Buderus Heiztechnik GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Modul Nr Dimensionierung ist vorgeschrieben § 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. Verordnung über Kleinfeuerungsanlagen (1.BImSchV) 1. BImSchV und Pufferspeicher - Pufferspeicher wird gesetzlich gefordert

30 Buderus Heiztechnik GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Modul Nr. 1.5 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 Warum dimensionieren ?

31 Buderus Heiztechnik GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Modul Nr. 1.5 Hintergrund: Der Pufferspeicher muss mindestens die Wärmemenge einer Kesselfüllung aufnehmen können! Statische Auslegungsmethode Puffer Kessel

32 Buderus Heiztechnik GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Modul Nr. 1.5 Beispiel statische Berechnung Gewählter Holz-Spezialheizkessel:Logano S 131 – 25 Kesselnennleistung:29 kW Abbrandzeit (Buche, Leistung 29 kW):ca. 3 h Pufferspeichervolumen: V pu = 13,5 * 29 kW * 3 h = l

33 Buderus Heiztechnik GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Modul Nr. 1.5 Hintergrund: Anlagenoptimum für häufigsten Betriebspunkt sicherstellen! Dynamische Auslegungsmethode Außentemperatur [°C] Gradtagzahl [Kd/a] Heizarbeit bei unterschiedlichen Betriebspunkten Häufigster Betriebspunkt bei ca. 40% Anlagenauslastung

34 Buderus Heiztechnik GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Modul Nr. 1.5 System- temperaturen Tagesbetriebszeit Holzkessel Leistung Holzkessel Wärmebedarf Abbranddauer Einflussgrößen auf die Pufferdimensionierung: Tagesbetriebszeit Holzkessel Verhältnis Nennleistung Holzkessel zu Wärmebedarf Systemtemperaturen Einflussgrößen

35 Buderus Heiztechnik GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Modul Nr. 1.5 QKQK b *Q N f Beh. *24h Zeit [h] Leistung [kW] Überschuss = Restbedarf Hintergrund Wärmeabgabe Holzkessel Wärmebedarf Objekt

36 Buderus Heiztechnik GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Modul Nr. 1.5 Betriebszeit vorgegeben Kesselleistung vorgegeben Dynamische Auslegung Praxisformel: (I) QNQN QKQK QNQN V PU · · · - - = * *4,073 5,2 *2246 R mit K K N Qb Q n · · = * *4,6 NK Q b Q ·· = * 4,6 Praxiswerte: x=0,4 f Beheizung =2/3 PU, max 85 °C W =0,982 kg/l c W =4,18kJ/kgK Befüllungen pro Tag (II) N R PU Q b V · - - = * *4, *351 Erforderliche Kesselleistung

37 Buderus Heiztechnik GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Modul Nr. 1.5 Beispiel Norm-Wärmebedarf:25 kW Auslegungstemperaturen:75 / 60 °C Gewählter Holz-Spezialheizkessel:Logano S 231 – 25 Kesselnennleistung:25 kW Abbrandzeit (Buche):ca. 4,5 h Pufferspeichervolumen: * 60*4, ,2 *2246 = - - = PU V Anzahl der Befüllungen: 4,1 25*5,4 *4,6 == n

38 Buderus Heiztechnik GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Modul Nr. 1.5 Extremwertbestimmung Eine Maximalwertbetrachtung für oben hergeleitete Praxisformeln ergibt Vergleichswerte für eingangs erwähnte kesselleistungsabhängige Dimensionierungsgrößen. Das Verhältnis Q N /Q K 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/kW bis 75 l/kW Pufferspeichergröße. Dies macht deutlich (Faktor 2 zwischen den ermittelten Werten), dass eine anlagenabhängige Dimensionierung vorgenommen werden muss.

39 Buderus Heiztechnik GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Modul Nr. 1.5 Dynamisches Verfahren Statisches Verfahren Zusammenfassung V PU =13,5 * Q K *b K. a) b) QNQN QKQK QNQN V PU · · · - - = * *4,073 5,2 *2246 R mit b K Q · N Q · = *4,6 [h] Betriebszeit je Tag N R PU Q b V · - - = * *4, *351 mit NK Q b Q ·· = * 4,6 [kW] Kessel-Nennleistung bzw.

40 Buderus Heiztechnik GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Modul Nr. 1.5 Vorschriften und Normen DIN Sicherheitstechnische Ausrüstung Feuerungsverordnung - Aufstellung, Schornstein, Brennstofflagerung DIN Anschluss an gemeinsamen Schornstein 1. BImSchV - Emissionswerte, Anforderungen und Messung Heizungsanlagenverordnung - Absperrung, Regelung, Wartung

41 Buderus Heiztechnik GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Modul Nr. 1.5 DIN 4751 T2 Aus der DIN 4751 T2 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

42 Buderus Heiztechnik GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Modul Nr. 1.5 Anlagen- Hydraulik Holzkessel Regel- technik Kunde Ökonomie Ökologie DIN 4702 Schornstein DIN 4751 BImSchV HeizAnlV FeuVO Komplexität der Einflussgrößen ?

43 Buderus Heiztechnik GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Modul Nr. 1.5 Betriebsbedingungen 40°Cja70°C-S231 40°Cja70°C-S131 – 25 40°C- 3) 70°C-S131 – 14 Mindestrücklauf- temperatur 2) Puffer- speicher 1) Mindest Kesselwasser- temperatur Kesselwasser volumenstrom Logano BetriebsbedingungenHeizkessel 1)Der Inhalt muss mindestens 25 l/kW betragen. Auslegung wie behandelt. 2)In Verbindung mit einem Pufferspeicher. 3)Nicht gesetzlich gefordert, jedoch unbedingt empfehlenswert.

44 Buderus Heiztechnik GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Modul Nr. 1.5 Holz-SpezialheizkesselDreiwege-Mischventil mit Temperaturregler ohne Hilfsenergie Rücklaufanhebung A AB B

45 Buderus Heiztechnik GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Modul Nr. 1.5 Autarke Holzfeuerung Logamatic 4111

46 Buderus Heiztechnik GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Modul Nr. 1.5 Wechselbrand-Heizkessel-Kombination parallele Einbindung des Pufferspeichers

47 Buderus Heiztechnik GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Modul Nr. 1.5 Wechselbrand-Heizkessel-Kombination serielle Einbindung des Pufferspeichers Rücklauf- wächter

48 Buderus Heiztechnik GmbH. Alle Rechte vorbehalten. Modul Nr. 1.5 Ende der Präsentation


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