Unser Optimierungsobjekt NT-Heizungsanlage #2

1. Die Daten der Anlage 2001-2010
   • Umbauhistorie
   • Details zur Abgaslösung
   • Besonderheiten bei Steuerung und Regelung
2. 18 Jahre Übersicht in Zahlen
3. Fazit zum Optimieren
4. Hausdaten nach EnEV
5. Noch mehr Hintergrundinfos
6. Die 1. Anlage von 1985-2001
7. Die 3. Optimierung von 2010 bis 2020

Wir stellen hier selbst für Fachleute etwas schwer Vorstellbares dar:

Der 2.Umbau der Heizungsanlage 2001-2006

Tiger-Loop Filter

Beim Tiger-Loop Filter nutzen wir hier besonders den Effekt, dass er den Durchsatz vermindert, um die kleine Leistung zu erreichen. Das geht so:       Die Konstruktion lässt das schon vorgewärmte Rücklauföl der Pumpe in die Ansaugung laufen. Es ist nach 3 Minuten ca. 30º warm. Beim Öl an der Düse kommt dann die Temperaturerhöhung von 55º des Vorwärmers hinzu, dass das Öl an der Düse gut 80-90ºC erreicht. Damit hat es die Viskosität von ca 1,0 Centistokes - so flüssig wie Wasser - und lässt sich hervorragend versprühen. (Danke an Herrn Bürgermeister für den Tipp!)       Da Öldüsen auf eine Viskositätsverminderung mit Durchsatzsenkung reagieren, erreichen wir einen 'Vorwärmfaktor', der im Gegensatz zur normalen Vorwärmung nicht 0,889 (Weishaupt) beträgt, sondern bei uns im Jahr 2003 ermittelt bei 0,84 liegt. Das heißt: man kann bei 0.3er Düsen ziemlich genau mit 16% Durchsatzminderung am Tiger-Loop rechnen (gegen nicht vorgewärmtes Öl).       Ganz perfekt ist das natürlich nicht, denn der Brenner benötigt dazu eine 'Einschwingzeit' von gut 3 Minuten - also lange Laufzeiten anstreben!

Tiger-Loop mit MANN-Filterpatrone 712

Wir sind leidenschaftliche Datensammler

Die Daten der Anlage ab 2001 bis 2006

• Kombi-(Niedertemperatur-) Anlage mit Warmwasserbereitung Systron Öko-Plus 2-22
• Controller Logon M (G+Z1) von Lamberti, 2004 ersetzt durch JCI DX.
• LAS zur Brennerluftvorwärmung und Abgasverlustreduzierung
• Abgasleitung mit Schalldämpfer und Teflon-Abgasrohr.
• Brenner
• Leichtöl-(Blau-)Brenner Hansa HBV18 ab 5/2006.
• Brennerleistung mit 0.3/75° mit 9,2 bar = 10,53kW.
• Ölzähler mit Vorfilter
• Tiger-Loop Filter zur Durchsatzverminderung, Entschäumung, Entlüftung.
• 1 Fussbodenheizkreis
• Verteilung: el.-mech. Mischer, der mit einem eigenen Regler die Kesselwassertemperatur auf 40° hält.
• Elektronischer Pumpenregler mit dT-Kennlinie verringert die Schalthäufigkeit weiter ( NovaTec)
• Ladepumpe als Rücklauf-Anhebepumpe zum Kesselschutz
• Trinkwassererwärmer
• Speicher 300 Liter Bindl
• Keine Zirkulationspumpe

Umbauhistorie

Rücklauf Anhebe-Pumpe eingebaut: OV-Verteilventil hinter WW-Ladepumpe auf WW-Speicher und Kesselrücklauf wirkend eingebaut. Durch den Einbau kann man die Pumpe als RAP=Rücklaufanhebepumpe und als WWLP=Warmwasserladepumpe nutzen. Eine eigene, aber einfache Steuerung ist dafür nötig. Mehrverbrauch pro Jahr: 226kWhel = 34 Euro.

Doppelt genutzte Ladepumpe

Feinfilter und Ölzähler über dem Vorfilter

Ölzähler eingebaut. Dabei merkt man dann, mit welch ungenauen Zahlen man bisher operiert hat. Nach dem Ölzähler liegt der Durchsatz jetzt bei ca. 1,008 Liter in einer Stunde = 10,16kW.

  Kessel-Temp		40°   (geregelt)
  Zuluft-Temp		32°   (wegen LAS)
  Abgastemp:		67,5°
  CO:			42ppm

  O2:			4,2%
  CO2:			12,2%
  Luftüberschuss:	1,25
  Abgasverlust:		1,8%

Einblasdämmung in die Luftschicht   Dämmung wird eingeblasen

Reduzierung des Wärmeverlusts, dichtere Fugen, besserer Schallschutz

Details zur Abgaslösung

Schalldämpfer am Abgasrohr, Kondensatableitung und Ansaugleitung [Foto:db]

Die eingestellte Abgastemperatur bei diesem Kessel sollte werksmäßig 150ºC nicht überschreiten, tatsächlich jedoch maßen wir beim WW-Laden (Härtefall!) bis zu 190º im Kernstrom. Für das Technaflon-Rohr war das etwas heiß.       Bei der Auslieferung war der Kessel mit 2 eingelegten Turbulatoren bestückt, so dass wir die 3 weiteren mitgelieferten Turbulatoren einbauten und jetzt auf eine Abgastemperatur von etwa 80º über Kesseltemperatur kommen. Das sind bisher 150ºC gewesen. Die kleinere Düse (0.3/80º) bringt eine weitere Reduzierung auf 120ºC.       Mit dem wärmtauschenden Ansaugweg (LAS) erreichen wir eine Erwärmung der Brennerzuluft um etwa 24-30K. Der Abgasstrom kühlt sich auf den 8 Metern etwa um 70K ab! Oben sind nur noch 30ºC messbar. Der Vorteil - jede Kondensation findet außerhalb des Kessels statt: im Kamin nämlich, und die Verbesserung ist nachrüstbar. Ergebnis: Abgasverluste von unter 2%.       Das saure Kondensat geht nicht in die Umwelt, sondern neutralisiert die alkalischen Abwässer...

Besonderheiten bei der frei programmierbaren JCI-Steuerung ab Januar 2004

Dazu hat sich bei Ölbrennern die Verlängerung der Brennerlaufzeit als oberstes Gebot herausgestellt. ==> Heiß herumstehende Kessel ohne Leistungsabnahme waren das nächste Übel. So haben wir den vorhandenen Mischer einfach dazu benutzt, den Kessel auf seiner niedrigst möglichen Temperatur (40°C) dauerhaft ohne Kondensation geregelt zu fahren. Die Kondensation (der Abgase) erfolgt bei Abgastemperaturen von unter 90°C nur im Technaflon-Wellrohr. Es ist jetzt wegen der passenden Leistungsabstimmung möglich, den Kessel nach dem Brennerstart ohne Leistungsabnahme auf seine Temperatur kommen zu lasssen und über den Mischer (wie bei einer Auto-Kupplung) an die Abnahme zu koppeln. Laufzeiten von bis zu 4 Stunden sind morgens real. Wegen (2.) ist bei Brennerstillstand der Mischer immer ganz offen, die Pumpe läuft wegen der Rücklaufregelung durch, aber nur mit voller Drehzahl, wenn ein entsprechendes dT entsteht. (Brenner läuft).

Entwicklung der Laufzeiten pro Brennerstart [Quelle: db] Eigene Messungen, eigene Entwicklung, Progr.-Vers. 49

Die Erfolge stecken in dieser Tabelle

Jahr	Außentemp. 1-Wochen- Min.{°C}	Gradtags- zahl 15/20 {d*K}	Brenner- Starts {Anzahl}	Brenn- dauer {h}	Öl- verbrauch {kWh/m²}	Antrieb {kWh}	Was haben wir getan?
1990		3147	messbar	messbar	126,03		15.9. Einschaltzähler & Betriebstundenzähler eingebaut
1991		3540	13627	1781	132,36
1992		3291	10055	1473	133,85		3Jahre-Basis der Differenzbildung
1993		3509	12011	2089	102,81
1994		3188	11070	1493	114,22		04/94 Messwerterfassung eingebaut
1995	-6,80	3345	6289	1677	111,25		Mindestlaufzeit & Stütz-Temp. geändert
1996	-10,80	3948	3626	1918,0	109,10		Januar: Düse mit 0.3/60º und anderes..
1997	-15,40	3295	3274	1487,8	89,75	1350	HZG-Pumpenregler & WW-Urlaubsschalter eingebaut
1998	-5,51	3285	3749	1554,6	93,84	1138	Versuch: Kesselreinigung, wenn TAbgas >220ºC
1999	-4,51	3209	3234	1429,6	89,64	1066	(Januar: diese Tabelle :-) 2 Monate Sommerabschaltung
2000	-3,55	3049	2879	1340,4	89,52	1060	Die Reduzierung der Einschaltungen!
2001	-4,31	3337	5183	1132,7	82,02	1007	Neue Kesselanlage, LAS, neuer Rekord trotz hoher Einschaltrate, FBH-Kreise hydr. abgeglichen
2002	-5,06	3094	3756	1203,6	73,59	979,7	Heizgrenze 13º, Krampf und Kampf mit Elco-Brenner - Leistung auf ~10KW, ~45W/m²
2003	-7,90	3209	4135	1640,7	75,92	1206,3	Kessel: 12/02 Rücklaufanhebung eingebaut.
2004	-4,88	3392	1970	1657,25	77,13	1254,3	Regler ersetzt durch JCI-DX. 3 Monate Test/Einstellen der Rücklaufregelung.
2005	-6,15	3201	2129	1709,51	82,89	1275,5	Mehr Verbrauch, aber viel bessere Regelkonstanz Innentemperatur bei Kälte.
2006	-2,53	3098	1901	1474,36	77,03	1181	Sommer 2006:, Neuen Brenner, Luftschichtisolierung + neue Scheiben.
2007	-3,30	2961	1259	1191,26	66,46	1053	Ernte aus 2006 eingefahren!
Mittelwerte letzte 3 Jahre
2005-07	-4,97	3087,7	1757,67	1456,24	75,46	1181,17	16,63% Jahreslaufzeit
Ersparnis in 2007 gegen das Mittel von (1991-93)			-85,2%		-44,2%		621,95 Euro ÖL +   85,79 Euro Steuern

Erläuterungen zur o.g. Tabelle:

Außentemperatur & Statistik	Die Jahresmittelwerte wie Außentemperatur und Gradtagszahlen werden seit Einbau der Messwerterfassung von uns ermittelt. Bei den Jahren vor 95 haben wir daher keine Daten. Für die Normung des Verbrauchs benutzen wir hier die offiziellen Gradtagszahlen aus der Stadt Aachen. Die eigenen lokal gemessen können differieren: Sie finden diese unter den Statistiken der Betriebsdaten. Wenn Sie auf den Wert der Jahrestemperaturen klicken, öffnet sich ein neues Fenster mit der statistischen Temperaturverteilung zu diesem Jahresmittelwert.
Ölverbrauch kWh/m²;	Dieser klimakorrigierte Verbrauch beinhaltet die Warmwasserbereitung eines 2-Personenhaushalts inclusive angeschlossener Spülmaschine und Waschmaschine. Der Wert ist der gesamte Flächenverbrauch normiert auf das 10-jährige, gleitende Mittel (jeweils das Mittel der 10 Jahre vorher) der Gradtagszahlen in Aachen.
Antrieb	Die elektrische Hilfsenergie wird seit 1996 über einen eigenen Zähler erfasst und beinhaltet Regelung, Pumpen, Brenner und Messwerterfassung (diese benötigt 70W * 24h * 365 Tage = 613,2 kWh ). Wir landen damit GTZ-bereinigt bei ~4,8 kWh/(m²*a), also ca. 0,7 Euro/(m²*a).
Update	Alle Werte beziehen sich auf 1 Jahr, aktueller Stand der Statistik ist der 1.1.2008

[ Inhalt ]
 

Fazit zum Optimieren

Anlagenwirkungsgrad = Output / Input

Die Hausdaten nach EnEV für das Jahr 2002

Wie sieht denn der echte TrinkWarmWasser-Energiebedarf (TWW) aus?

• Wie sehen die Zahlen dazu in unserem Energieausweis aus?
• Meinen Sie, wir könnten mit einer Solaranlage noch mehr sparen?

Die Zukunft

Die Grafik aus der obigen Tabelle des Ölverbrauchs zeigt sehr deutlich, dass die Optimierung schon 1998 mit den vorhandenen Komponenten der alten Anlage in der Sättigung angekommen war. Kleinste Änderungen des Nutzerverhaltens ließen den Verbrauch um die 90 kWh/(m²*a) schwanken.   Erst die neue Steuerung und Kessel mit LAS brachte 2002 den Verbrauch auf (normiert) ~70 kWh/(m²*a).   Die Umstellung 2004 auf einen programmierbaren JCI-Controller brachte nur die Erkenntnis, dass man damit eine wesentlich bessere Regelqualität erreichen kann - mit dem Nachteil steigenden Verbrauchs. So gehts also nicht.

• Ein Bau lässt die Verbesserung einer Dämmung nur in engen Grenzen zu. Wir haben gefunden, dass man die Luftschicht gut dazu benutzen kann.
• Fenstertausch mit 1,1er Isolierverglasung kostet 100...200 Euro/m² und so muss man sich eine solche Maßnahme sauber durchrechnen, wenn man schon 2fach-Verglasung mit u=3,0 hat. Das haben wir getan.
• Ein Brennwertkessel würde hier nur in Verbindung mit einem modulierenden Brenner von 3-10kW richtig etwas bringen, den es aber auf dem Ölsektor (für LAS) noch nicht gibt.
• Erfolge bei der Heizgrenze veranlassen uns zu Berechnungen über eine aktive Verringerung der Heizgrenze mit einer thermischen Solaranlage zur Heizungsunterstützung. Demnächst mehr dazu. Das dauert aber noch etwas.

Noch mehr Hintergrundinfos

1. Womit heizen wir in 20 Jahren?
   Bilden Sie sich Ihr Urteil zum Endes des Öls.
2. Heizungs-Betrieb
   Aktuelle Grafiken und Statistiken seit 1995.
3. Verluste?
   Wo bleibt das Öl? - Wo bleibt die Wärme?
4. Was kann ich mit der richtigen Heizgrenze sparen?
5. Wie wirkt sich eine Wartung aus?
6. Wie Sie trotz Sparen noch Heizen können :-)
   Wie ordnen Sie die hier genannten Verbrauchs-Zahlen im Vergleich zu anderen Verbräuchen ein?
7. Technische Begriffe?!
   Fach-Termini für Heiztechnik und Statistik.
8. Endlich! Wir haben erfolgreiche Mit-Sparer bekommen!
9. Text zum Heizspiegel der Stadt Aachen [pdf-Download von 2004]