Reichlich Potenzial zum Optimieren

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• Bei der Aktion Brennwertcheck wurden in privaten Wohngebäuden 996 Heizungsanlagen mit einem Brennwertheizkessel über 24 h vermessen. Schwerpunkte lagen bei Heizkesseln unter 30 kW Leistung und beim Energieträger Erdgas.
• Während die Außentemperatur nur einen minimalen Einfluss auf den Kondensat-Ertrag ergeben hat, war die Abhängigkeit von der Rücklauftemperatur stark ausgeprägt. Im Durchschnitt verbessert sich der Kondensat-Ertrag mit dem Inbetriebnahmejahr.
• Die Untersuchung hat insgesamt erheblichen Optimierungsbedarf bei den Heizungsanlagen aufgezeigt. Die Effizienz ließe sich durch die Einstellung der Regelung, einen Hydraulischen Abgleich und die Dämmung von Rohrleitungen und Armaturen mit geringem Aufwand verbessern.

Zentraler Ansatz der Aktion Brennwertcheck war, im Rahmen einer begrenzten Felduntersuchung aussagekräftige Daten für eine große Anzahl von Heizungsanlagen zu erheben. Im gegebenen organisatorischen und finanziellen Rahmen ging es deshalb nicht darum, mit hohem Aufwand sämtliche Anlagenparameter zu erfassen, sondern leicht zugängliche Schlüsselparameter zu messen.

Unter dieser Prämisse wurden zwischen ­Anfang Februar und Mitte März 2011 bundesweit 996 Brennwertkessel in privaten Wohngebäuden untersucht. Zu über 90 % handelt es sich dabei um Heizkessel im Leistungsbereich unter 30 kW. Die Auswahl der Anlagen erfolgte dezentral auf unterschiedlichen Wegen. Die Verbraucherzentralen gehen von einer zufälligen und hinreichend repräsentativen Auswahl aus. Die untersuchten Heizkessel teilen sich wie folgt auf die verschiedenen Brennstoffe auf: 88 % Erdgas, 9 % Heizöl EL, 3 % Flüssiggas. In der Untersuchung vertreten sind Geräte aller Altersklassen aus den letzten zwei Jahrzehnten Abb. 2.

Bei den typischen Außentemperaturen der Heizsaison (um 0 °C) wurde jeweils während 24 Stunden gemessen, welche Menge Kondensat im Heizkessel anfällt. Außerdem wurden die Verläufe der Vor- und Rücklauftemperatur direkt am Heizkessel aufgezeichnet. Zusätzlich erhobene Informationen beziehen sich auf:

• erfolgte Durchführung des Hydraulischen Abgleichs (laut Angabe des Betreibers),
• das Vorhandensein eines Überströmventils,
• die Art der Heizflächen (Heizkörper / Flächenheizung / Kombination aus beiden)
• die Pumpenart (ein- oder mehrstufig / geregelt / hocheffizient),
• die Stärke und Vollständigkeit der Dämmung von Rohrleitungen und Armaturen,
• das Vorhandensein eines Außentemperaturfühlers,
• die eingestellte Warmwassertemperatur,
• das Einstellen einer Nachtabsenkung,
• die regelmäßige Anlagenwartung (mit oder ohne Wartungsvertrag)
• und die Gebäudeverbrauchskennzahl.

Alle erfassten Daten, Messkurven und Anlagenfotos wurden durch 88 Energieberaterinnen und -berater, die an der Durchführung der Messungen mitarbeiteten, in eine dafür programmierte, internetbasierte Datenbank eingegeben und beim Verbraucherzentrale Bundesverband ausgewertet.

Auswertung der Messungen

Für jede untersuchte Anlage erhält der Betreiber einen Kurzbericht, der Hinweise sowohl zum Zustand der Anlage als auch zu Optimierungsmöglichkeiten liefert. Die Energieberaterinnen und -berater stehen den Anlagenbetreibern außerdem beratend zur Verfügung, wenn eine Anlagenoptimierung durch den Heizungsbauer erfolgen soll.

Die statistische Auswertung der rund 1000 Messungen erfolgte beim Verbraucherzentrale Bundesverband. Dabei war die wichtigste Vergleichsgröße die gemessene Kondensat-Menge in g pro kWh zugeführte Heizenergie. Sie ist ein direktes Maß für die Güte der Brennwertnutzung. Als optimal bei der Verbrennung von Erdgas gelten dabei 150 g/kWh. Da bei einem Großteil der Öl- und Flüssiggas-Heizungsanlagen kein ausreichend genauer Energieverbrauch für den Messzeitraum benannt werden konnte, kamen insgesamt nur 880 Brennwertheizkessel in die Kondensat-Statistiken. Ausstattungsmerkmale und Betreiberauskünfte konnten aber für fast alle Geräte ausgewertet werden.

Außentemperatureinfluss

Ein Nebenergebnis der Messungen, die zwischen –10 °C und +10°C Außentemperatur stattfanden, ist der geringe Einfluss der Außentemperatur auf den Brennwertnutzen. Er ist innerhalb dieser Temperaturspanne nur für Schwankungen unterhalb von 10 % verantwortlich Abb. 3.

17 % der untersuchten Geräte werden raumluftabhängig betrieben, die anderen raumluftunabhängig. In der Untersuchung gab es keine signifikante Abweichung zwischen den Kondensat-Erträgen in beiden Gerätegruppen. Möglicherweise wurden jedoch durch die einfache Versuchsanordnung bei etlichen raumluftabhängigen Systemen Kondensat-Mengen aus dem Abgasweg erfasst, deren Kondensa­tionsenergie dem Heizsystem tatsächlich nicht zugute kommt.

Das Fehlen eines Außentemperaturfühlers führt hingegen zu einer Kondensat-Minderung von 23 %. Das Ergebnis entspricht den Erwartungen, weil ohne Außentemperaturkopplung oft unnötig hohe Heizkurven „gefahren“ werden, die Vorlauftemperatur und unter gegebenen hydraulischen Bedingungen damit auch die Rücklauftemperatur sind so unnötig hoch und wirken sich ungünstig auf die Brennwertnutzung aus. Bemerkenswert: Bei den Anlagen ohne Außentemperatursteuerung handelt es sich nicht um besonders alte Anlagen – beide Vergleichsgruppen haben durchschnittlich das gleiche Jahr der Inbetriebnahme.

Aufstellungsbedingungen

30 % der untersuchten Anlagen sind im beheizten Wohnraum aufgestellt, 70 % in unbeheizten Gebäudebereichen. Während der Brennwertnutzen bei der Aufstellung in unbeheizten Gebäudebereichen etwa 12 % höher ist, ist die Verbrauchskennzahl (kWh/m² beheizte Fläche) bei diesen Anlagen 29 % höher. Hierzu trägt vermutlich wesentlich bei, dass es sich bei einem Großteil der Wohnungen, bei denen der Wärmeerzeuger im beheizten Gebäudebereich aufgestellt ist, um Etagenwohnungen handelt, die ein günstigeres A/V-Verhältnis aufweisen.

Zu den Heizungsverlusten, die mit geringem Aufwand reduziert werden können, zählen die Rohrwärmeverluste. Die Heizungsrohre sind nur bei der knappen Hälfte der Anlagen (48 %) lückenlos und ausreichend stark gedämmt. In der anderen Hälfte der Fälle ist die Rohrdämmung nicht stark genug (20 %), deutlich lückenhaft (7 %) oder fehlt ganz (26 %). Die Armaturen im unbeheizten Bereich sind in mehr als zwei Dritteln der Fälle (69 %) nicht gedämmt.

Hydraulik

In der Fachdiskussion regelmäßig betont und durch diese Untersuchung bestätigt ist die ­zentrale Bedeutung des Hydraulischen Abgleichs auf den tatsächlichen Energieverbrauch. Nicht hydraulisch abgeglichen sind nach Angaben der Betreiber 78 % der Anlagen. Sie erzielen durchschnittlich einen 18 % geringeren Kondensat-Ertrag. Dieser Brennwertminderertrag dürfte tatsächlich noch deutlicher sein, denn die Analyse der Vor- und Rücklauftemperatur-Kurven führt bei etlichen der 22 % angeblich abgeglichenen Anlagen zu berechtigten Zweifeln, dass die behauptete hydraulische ­Optimierung auch vorgenommen wurde. Auf jeden Fall ist festzuhalten, dass es beim Hydraulischen Abgleich ganz erheblichen Nachholbedarf gibt.

In diesem Zusammenhang bemerkenswert ist, dass fast 25 % der Anlagen mit einem Überströmventil ausgerüstet waren (d.h. in diesem Umfang wurde ein Überströmventil durch den Berater erkannt). Die Mehrheit der Fachleute hält ein Überströmventil hinsichtlich des Brennwertertrags für ausgesprochen kontraproduktiv, da hier in bestimmten Betriebszuständen ein Kurzschluss zwischen Vor- und Rücklauf hergestellt wird und also die Rücklauftemperatur steigt. In der Untersuchung beträgt der durchschnittliche Kondensat-Minderertrag aber lediglich 3 %.

Regelung und Pumpen

Nach Betreiberangaben war bei 91 % der Anlagen eine Nachtabsenkung eingestellt. Bei 42 % dieser Anlagen stellten sich allerdings in der Analyse der Vor- und Rücklauftemperatur-Kurven Auffälligkeiten heraus (sehr kurzer Absenkbetrieb / zu geringe Absenkung der Vorlauftemperatur und dadurch bedingtes häufiges Ein- und Ausschalten des Brenners / überhaupt kein Absenkbetrieb erkennbar).

Erhoben wurde auch die Art der ver­wendeten Heizungsumwälzpumpe. Im Betrieb waren anteilig 5 % einstufige Pumpen, 37 % mehrstufige Pumpen, 42 % geregelte Pumpen und 16 % Hocheffizienzpumpen. Anlagen mit geregelten Pumpen und Hocheffi­zienzpumpen hatten im Durchschnitt 13 % mehr Kondensat-Ertrag als die Anlagen mit ein- und mehrstufigen Pumpen. Im Rahmen der Untersuchung konnte jedoch nicht geklärt werden, ob die hochwertigeren Pumpen ursächlich zu einer besseren Brennstoffausnutzung beitragen oder ob sowohl die bessere Brennwertnutzung als auch die hochwertigere Pumpe beide Ausdruck einer insgesamt qualitativ besser geplanten und erstellten Anlage sind.

Inbetriebnahmejahr

Deutlich ist der Einfluss des Kesselalters auf den Brennwertnutzen Abb. 4. Für die untersuchten Kessel, die hauptsächlich in den letzten 15 Jahren in Betrieb gingen, nimmt demnach der Kondensat-Ertrag pro Jahr um durchschnittlich 2 % zu. Die Gründe dafür können im Rahmen dieser Untersuchung nicht benannt werden. Grundsätzlich denkbar sind

eine Zunahme der Qualität der Heizgeräte,

eine Verbesserung der durch das Handwerk erzielten Systemqualität und / oder

eine Verschlechterung des Brennwert­nutzens mit der Gerätealterung.

Insbesondere der letzte Punkt sollte unseres Erachtens überprüft werden, um gegebenenfalls durch geeignete Wartungsmaßnahmen gegenzusteuern. Eventuell würde hier eine gründliche Reinigung des Wärmeübertragers die Brennwertnutzung verbessern.

Rücklauftemperatur

Aus den erhobenen Daten wurde der Zusammenhang zwischen der Rücklauftemperatur und der gemessenen Kondensatmenge festgestellt Abb. 5. Durchschnittswerte und Ausgleichsgerade sind in guter Übereinstimmung mit der Erwartung, aber die Streuung der Werte und teilweise erhebliche Kondensatmengen bei schlecht abgeglichenen Systemen mit hoher Rücklauftemperatur deuten auf recht große Messfehler hin.

Betrachtet wurde auch der Zusammenhang zwischen der Art der Heizflächen und der anfallenden Kondensat-Menge. Systeme mit reinen Fußboden- oder Wandflächenheizungen haben durchschnittlich gut 10 % mehr Kondensat-Ertrag als Systeme mit Heizkörpern. Kombinationen aus beiden verbessern den Kondensat-Ertrag gegenüber den Heizkörper-Verteilsystemen praktisch nicht.

Bei allen drei Kategorien von Heizflächen deutet die niedrige durchschnittliche Spreizung auf den meist fehlenden Hydraulischen Abgleich hin: Bei Heizkörpern und bei Flächenheizungen beträgt sie 6,6 K, bei der Kombina­tion aus beiden 6,9 K. Die durchschnittliche Rücklauftemperatur in Abhängigkeit von der Heizflächenart entspricht in der Tendenz den theoretischen Erwartungen: Für Heizkörper beträgt sie 43 °C, für Flächenheizungen 36 °C, für die Kombination 41 °C.

Kesselleistung

In der Untersuchung wurde außerdem neben der Kesselleistung auch der typische Jahresverbrauch erhoben Abb. 6. Mit diesen Zahlen wurde – ohne einen Abzug für die Trinkwassererwärmung – eine grobe Volllaststundenzahl ermittelt, um die Dimensionierung des Kessels zu bewerten. Bei etwa der Hälfte der Anlagen beträgt sie 1000 h oder weniger, d.h. die Heizkessel sind erheblich größer dimensioniert als nötig.

Gut dimensionierte Kessel erreichen eine Volllaststundenzahl von 1800 h und darüber. Der Brennwertnutzen leidet unter der überhöhten Kesselleistung zwar nicht – er wird bei überdimensionierten Kesseln eher besser –, aber neben einer vermeidbar hohen Zahl von Brennerstarts (und den damit verbundenen höheren Emissionen und höherem Geräteverschleiß) kostet dies die Verbraucher oft bares Geld: Viele Gasversorger erheben einen verbrauchsunabhängigen Grundbetrag, der mit der installierten Kesselleistung steigt.

Fazit

Die Untersuchung von knapp 1000 Brennwertheizkesseln zeigt, dass das Potenzial der Gerätetechnik in den realisierten Gesamtanlagen oft vertan wird. Der Brennwertnutzen ist bei rund einem Drittel der Geräte akzeptabel, bei einem weiteren Drittel optimierungsbedürftig und bei einem Drittel ungenügend.

Die zusätzlich erhobenen Größen zeigen, dass auch allerlei andere Aspekte der Heizungsanlagen zu wünschen übrig lassen. Heizkurven sind nicht ordentlich angepasst, die Tempe­raturspreizung zwischen Vor- und Rücklauf ist zu gering, die Nachtabsenkungen funktionieren nicht. Die Mehrzahl der Anlagen genügt nicht den gesetzlichen Anforderungen an die Dämmung von Rohrleitungen und Armaturen, 5 % der Regelungen haben nicht einmal einen Außenfühler. Hocheffizienzpumpen senken nur bei jeder sechsten Anlage den Stromverbrauch und ein Hydraulischer Abgleich hat höchstens in jedem fünften Heizungssystem stattgefunden.

Den Besitzern von Brennwertanlagen ist also dringend zu raten, die Heizung als Gesamtsystem optimieren zu lassen. Bei Neuanlagen sollte eine Überprüfung der Effizienz unbedingt während der Gewährleistungsfrist erfolgen.

Die Geräteindustrie könnte diese Optimierungsanstrengungen unterstützen, indem Regelungen für den Verbraucher und den Handwerker leichter bedienbar werden und Anreize geschaffen werden, das System nicht mit Werk­einstellungen zu betreiben, sondern an das Gebäude und die Bedürfnisse der Bewohner ­anzupassen und die Sparpotenziale auch zu ­realisieren.

Die wichtigste Rolle bei der Anlagenoptimierung spielt aber das Handwerk. Eine lediglich störungsfrei laufende Anlage ist mit Blick auf die Notwendigkeit, Heizenergie und Strom zu sparen, noch lange keine gute Anlage. •

TGA-Planer: Bei der Mehrzahl der Heizungsanlagen fehlt das für den energiesparenden Betrieb wichtige Feintuning. TGA-Planer können hier im Rahmen der Ausführungsplanung, Ausschreibung, Abnahme und Dokumentation Einfluss nehmen und von den Bauausführenden Nachweise über die Einstellungen fordern.

Installateur: Für den energieeffizienten Betrieb einer Heizungsanlage muss das Gesamtsystem auf­einander abgestimmt werden. Dazu gehören der Hydraulische Abgleich und die Einstellung von Regelung und Pumpen. Zudem sind Rohrleitungen und Armaturen gegen Wärmeverluste zu dämmen.

Betreiber: Besitzern von Brennwert-Heizungsanlagen ist zu empfehlen, diese als Gesamtsystem optimieren zu lassen. Bei Neuanlagen sollte eine Überprüfung der Effizienz während der Gewährleistungsfrist erfolgen. Besonders wichtig ist, dass alle Parameter nachvollziehbar dokumentiert werden.

„Hauptsache warm“ ist für Betreiber eine teure Einstellung

Nur bei einem Drittel der von den Verbraucherzentralen untersuchten Heizungsanlagen mit einem Brennwertheizkessel war der Kondensat-Ertrag akzeptabel. Bei der Einstufung mag es Spielraum geben, das Ergebnis ändert sich jedoch nicht: Bei vielen Brennwertheizungen bleibt ein größeres Potenzial zur Energieeinsparung ungenutzt. Immerhin: Je später der Einbau, desto höher der Kondensat-Ertrag. Es bleibt zu hoffen, dass dies den Qualitätsgewinn bei neueren Anlagen und nicht Wartungsmängel bei Altanlagen beschreibt.

Die wesentliche Ursache für geringen Kondensat-Ertrag ist banal: Die Rücklauftemperatur ist zu hoch – durch eine falsche oder unterlassene Einstellung der Regelung und das Fehlen eines Hydraulischen Abgleichs. Fast alle angebotenen Heizkesselkonstruktionen benötigen aber eine niedrige Rücklauftemperatur zur Kondensa­tion. Allerdings schlägt kein Kessel Alarm, wenn ihm die Bedingungen für einen effizienten Betrieb vorenthalten werden. Technisch wäre dies kein Problem und würde einen Heizkessel nicht verteuern. Aber die Angst ist (zu) groß, dass der Markt Vorreiter abstraft.

Die Einstellung auf der Baustelle „Hauptsache warm“ sowie die Einstellung des Reglers nach diesem Motto kosten den Betreiber Geld. Und er verstößt so auch noch gegen das Ener­gieeinsparungsgesetz: EnEG § 3, Abs. 1: „Wer Heizungs[…]anlagen […] betreibt oder betreiben lässt, hat dafür Sorge zu tragen, dass sie […] so […] betrieben werden, dass nicht mehr Energie verbraucht wird, als zu ihrer bestimmungsgemäßen Nutzung erforderlich ist.“

Ist die bestmögliche Brennwertnutzung die Bestimmung einer Brennwertheizungsanlage? Der Brennwertcheck hat auf einen lange bekannten Schwachpunkt hingewiesen. Wie man es besser machen kann und dass sich dies auch nachträglich lohnt, ist ebenfalls bekannt. Nun sind die Verbände gefordert, wirksame Anreize zu schaffen, dass das Feld Heizungsoptimierung (schneller) besetzt wird. Mit im Boot sitzen die Hersteller, immerhin argumentieren sie für ihre Produkte mit hohen Einsparungen. Erschließen muss sie aber das Fachhandwerk.

Jochen Vorländer, Chefredakteur TGA Fachplaner

ist technischer Referent des Energieteams im Verbraucherzentrale Bundesverband, 10969 Berlin, Telefon (0 30) 25 80 00, kafke@vzbv.de, http://www.verbraucherzentraleenergieberatung.de

Stefan Materne ist technischer Sachbearbeiter des Energieteams im Verbraucherzentrale Bundesverband, 10969 Berlin, Telefon (0 30) 25 80 00, materne@vzbv.de, http://www.verbraucherzentraleenergieberatung.de