Die für die Warmwasseraufbereitung der Heizung benötigte fossile Energie besteht im wesentlichen aus Erdgas, Erdöl, Kohle und Torf. In diesem Abschnitt geht es daher um die verschiedenen Möglichkeiten der Anwendung dieser Energien und die Darstellung ihrer Vorräte für die Nutzung beim Hausbau.
Fossile Energien haben sich in langen Zeiträumen entwickelt. Das vermutlich älteste nutzbare Kohlevorkommen ist mehr als 250 Millionen Jahre alt. Während Erdöl und Erdgas hauptsächlich in Meeren aus tierischem und pflanzlichem Plankton entstanden, vollzog sich die Entstehung der Kohle auf dem Land, durch biologische und physikalische Vorgänge wie Veränderungen des Erdinneren und der Erdoberfläche, meist in den Senken von Sumpfmoorwäldern. Die Entstehung fossiler Energie dauert so lange Zeiträume, daß eine Regeneration in einem überschaubaren Zeitraum nicht möglich ist.
Nach ihren heutigen Vorräten gerechnet, hat die Kohle, in den Formen Steinkohle, Braunkohle und Torf, die besten Zukunftsaussichten. Die Schätzungen für die Vorräte liegen zwischen 250 und 500 Jahren, ein gleichbleibendes Anwachsen des Verbrauchs von maximal 2,5% pro Jahr vorausgesetzt. Der Anteil der Kohle am gesamt Energieverbrauch liegt derzeit bei rund 30%.
Viele Experten gehen daher davon aus, daß die Kohle das Erdöl als Hauptenergielieferant für fossile Energie in absehbarer Zeit ablösen wird. Bis dahin muß allerdings das Hauptproblem der Kohle gelöst werden, nämlich die Umweltverschmutzung. Es gibt bis heute kein wirtschaftliches Verfahren, daß es ermöglicht, die Kohle sauber zu verbrennen. Wenn es nicht gelingt, eine technische Lösung dafür zu finden, kann es daher eher zu einer ökologischen Katastrophe kommen, als dazu, daß die Brennstoffvorräte erschöpft sind.
Fast 40 Prozent der von uns heute benötigten Energie beziehen wir aus Erdöl. Die Vorräte an Erdöl schwinden und es gibt nichts und niemanden, der verhindern kann, daß die wirtschaftlich förderbaren Erdölreserven vermutlich um das Jahr 2035 versiegen werden. Dies ist für den, der heute seinen Hausbau beginnt oder plant, ein durchaus überschaubarer und zu berücksichtigender Zeitraum. Eine ähnliche Prognose gibt es auch für das Erdgas. Bei weiterhin steigenden Energiepreisen kann sich allerdings der Bereich der wirtschaftlich vertretbaren Förderung von Erdöl und Erdgas dahin verschieben, daß auch bisher als unrentabel eingestufte Vorkommen, mittels neuer und teurer Technik doch noch auszubeuten sind. Dies würde die Prognose über die Reserven für Erdöl und Erdgas jedoch nur um einige wenige Jahre verändern.
Dem, der heute seinen Hausbau plant, ist daher anzuraten, auf jeden Fall die regenerativen Energien in die Planung einzubeziehen.
Weitere Informationen rund um die Heizungsanlage und das Heizen beim Hausbau finden Sie auch in den Abschnitten: Heizungsanlage, Wärmeversorgung, Heizungssysteme, Heizkessel, Festbrennstoffkessel, Gasheizkessel, Ölheizkessel, Solarheizung, Elektroheizung Energie und Hausbau,
Brennstoffe und andere Energieträger, Fossile Energie, Erdöl, Erdgas, Kohle, Alternative Energie, Solarenergie, Erdwärme/Geothermie,
Wärmepumpen, Holzpellets, Biogas, Windkraft Heizung, Warmwasserheizung, Ofen, Kamin,
Schornstein, Wärmeverteilung Wärmeabgabe, Heizkörper, Flächenheizung, Konvektoren, Heizungsregelung, Brennstofflagerung
Im Rahmen der Planung für den Hausbau stellt sich auch die Frage nach der Art und Weise, in der die notwendigen Energien für Heizung und Warmwasserbereitung bereitgestellt werden sollen. Welche Brennstoffe oder welche sonstigen Energieträger sind zweckmäßig, kostengünstig und umweltschonend? Womit soll geheizt werden?
Derzeit ist in Deutschland noch ein Anteil von fast 85% aller Brennstoffe aus dem Bereich der fossilen Energien zu verzeichnen. Dieser Anteil hat sich in den letzten zehn Jahren kaum verändert. Die fossilen Brennstoffe Erdöl, Erdgas und Flüssiggas, sowie Kohle und Strom (soweit aus fossilen Energien hergestellt) sind nicht unerschöpflich. Je nach Modellrechnung von Befürwortern oder Gegnern dieser Brennstoffe reichen die Weltreserven von 30 bis zu 100 Jahren oder mehr.
Es ist daher sicherlich sinnvoll, Überlegungen anzustellen, wie die alternative Nutzung durch regenerative Energie beim privaten Hausbau kostengünstig machbar ist.
Erdgas
Erdgas gehört zu den fossilen Energieträgern. Es weist einen hohen Heizwert auf und gilt als weniger umweltschädlich und wirtschaftlich. Erdgas ist jedoch nicht überall lieferbar und bedarf zur Verteilung eines Anschlusses an ein Gasnetz . Die Gasversorgung erfolgt über regionale Energieversorger und Energiekonzerne. Der Preis für Erdgas setzt sich aus dem Grundpreis und dem Verbrauchspreis zusammen und ist an den Heizölpreis gekoppelt. Die Weltgasreserven werden gegenwärtig (2019) auf gut 199 Billionen Kubikmeter geschätzt. Auf der Basis des heutigen (2019) jährlichen weltweiten Verbrauchs von Erdgas mit rd. 3,93 Billionen Kubikmeter reichen die sicher gewinnbaren Reserven noch 50 Jahre. Der sich abzeichnende technische Fortschritt(?) bei der Förderung von Erdgas (Fracking) könnte diese Prognosen allerdings erheblich verändern.
Flüssiggas
Bei Flüssiggas handelt es sich, wie der Name schon sagt, um ein verflüssigtes Gas. Für das Heizen mit Flüssiggas muss die Zusammensetzung des Gases aus einer Mischung von 95 Prozent Propan und Propen und zu 5 Prozent aus Ethan und Butan bestehen. Flüssiggas ist ein Nebenprodukt der Erdöl- und Erdgasproduktion, dass früher einfach abgefackelt wurde. Neu auf dem Markt ist auch das sogenannte Bio Flüssiggas (Bio LPG), ein aus tierischen und pflanzlichen Reststoffen gewonnenes Flüssiggas. Flüssiggas hat den Vorteil, nahezu ohne Asche, Ruß oder Feinstaub zu verbrennen und damit ist es wesentlich umweltfreundlicher als Erdgas und Heizöl.
Heizöl
Heizöl ist ebenfalls ein fossiler Brennstoff mit hohem Energiegehalt. Jahrzehntelang galt Heizöl unangefochtren als Heizungs-Brennstoff Nr.1 in den deutschen Haushalten. Die Umweltdiskussion und die Feinstaubbelastung haben diesen Status verändert, wenngleich das Heizöl derzeit noch immer führend als Wärmelieferant ist.
Heizöl ist nicht gerade umweltschonend, allerdings ist es derzeit noch wirtschaftlich und im Gegensatz zum Erdgas überall lieferbar. Für die Vorratshaltung von Heizöl ist ein Tank in einem gesonderten Lagerraum im Keller oder ein Erdtank erforderlich. Es gibt zwei Grundsorten des Heizöls, das bisher übliche Heizöl EL, daß jetzt als Heizöl EL Standard bezeichnet wird und das seit einiger Zeit erhältliche Heizöl EL schwefelarm. Der weltweite Verbrauch an Erdöl liegt bei rd. 30 Mrd. Barrel (1Barrel = 159 l) pro Jahr, mit steigender Tendenz. Die vorhandenen bekannten Reserven reichen danach, gerechnet bei gleichbleibendem Verbrauch, nur noch 40 Jahre.
Faktenvergleich von Heizöl, Erdgas und Flüssiggas
Preise: Sowohl die Preise für Erdgas, wie auch für Flüssiggas sind an den Heizölpreis gekoppelt.
Verfügbarkeit: Erdgas benötigt einen Anschluß an ein Gasnetz, bei Heizöl und Flüssiggas kann die Lieferung per Tankwagen an jeden Ort erfolgen.
Umweltbelastung: Die Belastung durch Feinstaub ist bei Erdgas und Flüssiggas über 30 Prozent geringer als beim Heizöl. Die CO2-Belastung ist beim Heizöl rund 50 Prozent höher als bei Erdgas und Flüssiggas.
Brennwert: Der Brennwert ist beim Flüssiggas am höchsten mit 13 kWh/kg, Heizöl weist einen Heizwert von 12 kWh/kg auf und Erdgas verfügt mit 10 kWh/kg den geringsten Brennwert.
Festbrennstoffe
Festbrennstoffe gibt es sowohl in regenerativer, als auch in nicht regenerativer Form. Für die Verbrennung in Heizkesseln, Öfen und Kaminen sind nicht regenerative Brennstoffe wie Steinkohle und Braunkohle aber auch regenerative Brennstoffe wie Holz und Holzpellets möglich. Festbrennstoffe sind überall lieferbar. Die Lagerung von Festbrennstoffen kann in einem Lagerraum im Freien oder im Keller, Schuppen etc. vorgenommen werden.
Die geologisch weltweit nachgewiesenen Kohlenvorräte betragen (2018) rund 1.070 Mrd. t Stein- und Braunkohle, davon ist aber nur ein geringer Teil wirtschaftlich abbauwürdig. Gefördert wurden 2018 weltweit rund 4,2 Mrd. t Steinkohle und 916 Mio. t Braunkohle.
Regenerative Energien
Zu den regenerativen Energien oder auch alternativen Energien gehören neben dem bereits angesprochen Brennstoff Holz auch Solarenergie, Wärme aus der Luft, dem Erdreich mittels Wärmepumpen oder Biogas aus der Vergärung von organischem Materialien wie Gülle, Hausmüll und Klärschlamm und Windenergie zur Stromerzeugung. Auch diese „Brennstoffe“ können als alternative Energieträger für die Beheizung und die Warmwasserbereitung im Hausbau genutzt werden. Solarenergie kann dank fortschrittlicher Technik auch in Mitteleuropa inzwischen sinnvoll als Heizungsunterstützung und für die Warmwasserbereitung eingesetzt werden.
Weitere regenerative Energien, die nur indirekt für den Hausbau genutzt werden können, sind Wasserkraft (Wasserkraftwerke tragen bisher als einzige regenerative Energiequelle einen wesentlichen Teil zur Energieversorgung bei), Kernenergie, Gezeitenenergie, Wellenkraft und die Kraft der Meeresströmung.
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Schornstein, Wärmeverteilung Wärmeabgabe, Heizkörper, Flächenheizung, Konvektoren, Heizungsregelung, Brennstofflagerung
Unter einer Elektroheizung versteht man eine haustechnische Einrichtung zur Erwärmung des Hauses unter Zuhilfenahme von elektrischem Strom.
Eine Elektroheizung war im Hausbau der 60er Jahre, als sogenannter Nachtspeicherstrom zur Verfügung stand, besonders verbreitet. Als problematisch galt allerdings auch damals schon der Gesamtwirkungsgrad, der bei der Betrachtung des Energieaufwands auch die Stromerzeugung einschließt.
Im Vergleich zur direkten Verbrennung von fossilen Energieträgern wie Heizöl und Erdgas ist der Kostenunterschied bei gleicher Heizleistung doch erheblich. Bei allen für den Hausbau verwendbaren Elektroheizungen, auch bei Einbeziehung der Nutzung von verbilligtem Nachtspeicherstrom, sind die Energiekosten in der Regel vergleichsweise hoch.
Aufgrund der hervorragenden Wärmedämmung in den modernen Niedrigenergie- oder Passivhäusern ist es heute wieder möglich, auch im Neubau Elektroheizungen wirtschaftlich beim Hausbau einzusetzen. Der Wärmebedarf dieser Häuser ist so gering, dass sich die Anschaffung eines konventionellen Heizungssystems gar nicht lohnt.
Der zusätzliche Heizungsbedarf ist nur in extremen Situationen erforderlich, sodaß man nur für diese Zeit die Elektroheizung einschalten muss. Als Bauherr spart man dann beim Hausbau die Anschaffungskosten einer Heizungsanlage mit Brenner und Brennstofflager, dem nur geringfügige Kosten für die Errichtung der Elektroheizung entgegenstehen.
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Der Ausdruck Solarheizkessel ist begrifflich nicht ganz korrekt. Es handelt sich dabei um einen normalen Heizkessel, der die Nutzung der Solarenergie zum festen Bestandteil der Heizungsanlage beim Hausbau macht. Die Heizungsanlage unterstützt dabei sowohl die solare Heizungsergänzung als auch die solare Warmwasseraufbereitung.
Das Heizungssystem ist so aufgebaut, daß der konventionelle Brenner in einen Solarschichtenspeicher integriert ist. Über einen Wärmetauscher wird die in den Abgasen enthaltene Restenergie dem Heizungssystem wieder zugeführt. Besonders effektiv ist die Solarheizung dann, wenn sie in der Brennwerttechnik ausgeführt wird.
Nach Berechnungen gemäß der Energieeinsparverordnung (EnEV) liegt der Primärenergiebedarf beim Hausbau mittels eines Solarheizkessels im Rahmen eines Solar-Gas-Brennwertsystems mit solarer Warmwasserbereitung und punktueller Heizungsunterstützung rund 20 % unter dem Wert eines herkömmlichen Brennwertkessels.
Wie funktioniert die Solarheizung?
Die Sonnenstrahlung wird von Sonnenkollektoren in Wärme umgewandelt, indem eine Flüssigkeit in den Sonnenkollektoren erhitzt wird. Das gesamte Verfahren nennt man Solarthermie.
Die erwärmte Flüssigkeit wird dann mittels einer Pumpe vom Kollektor zum Wasserspeicher, dem sogenannten Solarspeicher, transportiert. Immer dann, wenn das Wasser im Solarspeicher kühler ist, als die Kollektorflüssigkeit, wird die Pumpe aktiviert und pumpt wieder warme Flüssigkeit aus den Kollektoren in den Speicher. Wenn die Kollektoren keine Wärme liefern können (nachts, Winter), wird ein externer Zusatzheizkessel aktiviert, um die Spitzen auszugleichen.
Die Solarheizung durch Solarthermie ist nicht mit der solaren Stromerzeugung durch Photovoltaik zu verwechseln. Genaue Informationen über den Aufbau, die Kosten und öffentlichen Mittel werden in unserem Ratgeber Solarenergie ausführlich dargestellt.
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In einer Ölheizung dient der Ölheizkessel dazu, durch die Verbrennung von Heizöl warmes Wasser und damit die notwendige Heizungswärme für die Warmwasserheizung beim Hausbau zu erzeugen.
Hauptbestandteil des Heizkessels ist der Brenner. Ölheizkessel erzeugen die Heizungswärme mit einem Gebläsebrenner, der das durch eine Ölpumpe beförderte Heizöl mit einer Öldüse zerstäubt und durch ein Gebläse in ein brennfähiges Gemisch verwandelt. Das Brennersystem kann aus einem Stauscheibenbrenner oder einem Rezirkulationsbrenner bestehen. Je nach Flammentemperatur nennt man sie auch Gelbbrenner und Blaubrenner.
Blaubrenner (Rezirkulationsbrenner)
Der Blaubrenner (Rezirkulationsbrenner) verwandelt einen Teil des entstehenden Rauchgases durch Zurückleiten in die Flamme und kompletter Verdampfung in ein Brennstoff-Luftgemisch, das mit bläulicher Flamme verbrennt. Der Blaubrenner hat mittlerweile beim Hausbau die größere Bedeutung erreicht, da die Schadstoff- Emissionen erheblich geringer sind, als beim Gelbbrenner (Stauscheibenbrenner).
Technisch gesehen gibt es mehrere Verfahren zum Betrieb der Ölheizung.
Öl- Niedertemperaturheizkessel
Der Öl-Niedertemperaturheizkessel ist beim Hausbau am häufigsten anzutreffen, da er eine hohe Wirtschaftlichkeit erzielen kann und ein gutes Preis-Leistungsverhältnis in der Anschaffung aufweist. Eine Ölheizung mit einem Öl- Niedertemperaturheizkessel lässt einen dauerhaften Betrieb mit einer Rücklauftemperatur von 35-40° C zu.
Die Einzelheiten der Niedertemperaturtechnik sind bereits behandelt worden.
Ölbrennwertheizkessel
Neben dem Gas-Brennwertkessel ist der Ölbrennwertkessel mit seinem sparsamen, schadstoffarmen und sicheren Heizbetrieb als Ölheizung beim Hausbau am meisten verbreitet. Dieser Ölheizkessel ist jedoch teurer und in der Effizienz noch nicht so ausgereift wie der Gasbrennwertkessel.
Je nach konstruktiver Gestaltung des Ölheizkessels kann die Brennwerttechnik individuell angepasst werden. So gibt es
- Ölbrennwertheizungen mit interner Kondensation
- Ölbrennwertheizungen mit Verbrennungsluftvorwärmung
- Ölbrennwertheizungen mit Nachschaltheizfläche.
Bei allen technischen Verbesserungen der Ölheiztechnik ist irgendwann der höchste Grad der Effektivität erreicht, denn es wird nie möglich sein, mehr Energie zu erzeugen, als durch das Heizöl in die Ölheizung hineingebracht wird.
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Gasheizkessel sind Bestandteile einer Warmwasserheizung, bei der die Heiztemperatur durch die Verbrennung von Gas erreicht wird.
Für den Betrieb einer Gasheizung ist es für den Hausbau unerheblich, ob der Gasheizkessel mit Erdgas oder Flüssiggas befeuert wird.
Das ausgereifteste Produkt unter den Heizungskesseln ist zweifellos der Brennwertkessel, insbesondere der Gas-Brennwertkessel. Beim Gas-Brennwertkessel wird ein Teil des im Abgas enthaltenen Wasserdampfs im Heizungskessel kondensiert, womit eine effektivere Ausnutzung des Brennstoffs und eine verminderte Abgasemission erzielt wird.
Hauptbestandteil des Gasheizkessels ist der Brenner. Dieser Brenner ist bei Heizungsanlagen bis zu 40kw ein sogenannter atmosphärische Brenner, der ohne Gebläse auskommen.
Merkmal des atmosphärischen Brenners ist, daß Gas nur durch den Leitungsdruck ausströmt und durch spezielle Vorrichtungen im Gasheizkessel die Verbrennungsluft angesaugt wird.
Dadurch, daß der atmosphärische Brenner fest in den Gasheizkessel integriert ist, kann der Gasheizkessel klein, leicht und kostengünstig produziert werden. Für den Hausbau ist er als kostengünstige Variante allemal zu gebrauchen, da sich ein kleiner atmosphärischer Gasheizkessel sogar in Wandschränke oder auf dem Dachboden an die Wand hängen lässt.
Für Gasheizungen mit größerer Leistung werden meist Brenner mit Gebläse verwendet.
Einige für den heutigen Hausbau typische Gasheizkessel sind:
Gas-Brennwertkessel mit Leistungen bis über 1000kw als schadstoffarme Gasbrennwertkessel für Wand- und Bodenmontage werden beim Hausbau gern eingesetzt. Teilweise sind diese Gasheizkessel mit Vormischbrennern, die einen vollautomatischen Betrieb gewährleisten, ausgestattet. Diese Geräte können sowohl für einen raumlufttunabhängigen als auch für einen raumluftabhängigen Betrieb eingesetzt werden.
Atmosphärische Gasheizkessel mit Leistungen bis 100kw als Gasheizkessel zur Bodenaufstellung. Diese Gasheizkessel verfügen über 1- oder 2 stufige Brenner, die im Leistungsbereich bis 100kw arbeiten.
Gasheizkessel mit Gebläsebrenner arbeiten nach einem besonderen Prinzip. Das Gebläse saugt die Luft aus dem Aufstellraum an und führt sie dann dem Brenner zu, der vollautomatisch aufgrund der benötigten Gasmenge die Luftzufuhr zur optimalen Verbrennung des Gases steuert. Die Vermischung von Gas und Luft erfolgt dabei in dem sogenannten Mischkopf.
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Brennstoffe und andere Energieträger, Fossile Energie, Erdöl, Erdgas, Kohle, Alternative Energie, Solarenergie, Erdwärme/Geothermie,
Wärmepumpen, Holzpellets, Biogas, Windkraft Heizung, Warmwasserheizung, Ofen, Kamin,
Schornstein, Wärmeverteilung Wärmeabgabe, Heizkörper, Flächenheizung, Konvektoren, Heizungsregelung, Brennstofflagerung
Festbrennstoffkessel sind hauptsächlich für die Verbrennung von Holz- oder Kohleprodukten konstruiert und wird beim heutigen Hausbau kaum noch eingesetzt, hauptsächlich als ergänzender Pelletsheizkessel. Der Füllraum eines Festbrennstoffkessels ist meist gleichzeitig auch Brennkammer und Wärmetauscher.
Man kann die Festbrennstoffkessel grundsätzlich in Heizkessel mit oberem Abbrand (Durchbrandkessel), Heizkessel mit unterem Abbrand, Holzvergaserkessel und Holzpelletheizkessel für den Abbrand von Pellets unterteilen.
Je nach Einsatz des Energieträgers gibt es für den Hausbau heute Festbrennstoffkessel als Holzheizkessel für Scheitholz oder Holzschnitzel, als Kohleheizkessel für Braunkohle, Koks oder Steinkohle und ganz modern heizen Sie mit Holzpellets ihren Pelletsheizkessel.
Festbrennstoffkessel ohne Gebläse und mit einer einfachen Luftspaltregelung sind die unkomplizierteste Lösung für Heizkessel mit festen Brennstoffen. Doch leider scheitert die Verbreitung dieser Kessel an den strengen deutschen Abgasvorschriften für Heizkessel über 15kw. Um die Messpflicht des Schornsteinfegers zu umgehen, kann man daher nur Brennstoffheizkessel mit niedrigerem Leistungsbereich installieren.
Bei den Festbrennstoffkesseln, die für einen unteren Abbrand vorgesehen sind, ist der Füllraum vom Feuerraum meist getrennt. Das bei der Verbrennung entstehende Verbrennungsgas wird dann in eine weitere Brennkammer geleitet. Hier wird eine Nachverbrennung teilweise mit Gebläseunterstützung durchgeführt. Beim Hausbau werden diese Festbrennstoffkessel nur bei der Verwendung von Holz als Brennstoff genutzt.
Die modernste Art der Holzverbrennung mit einem Festbrennstoffkessel ist mit der Verwendung der Holzpellets erreicht worden.
Die Pelletanlage besteht aus der Brennkammer, dem Pelletsbrenner, der Dosierschnecke, einem Saugzuggebläse und einer Regelungsanlage.
Wichtigster Teil ist dabei die Dosierschnecke, die dafür sorgt, daß die Pellets in der richtigen Dosierung, in Abhängigkeit vom Wärmebedarf, dem Brenner zugeführt werden.
Das Nachführen der Pelletsvorräte ist das Hauptproblem bei der Verwendung des Festbrennstoffkessels für Holzpellets. Es gibt dafür automatische und halbautomatische Systeme, Saug- und Fallschachtsysteme. Mit dieser Anlage wird es möglich, den Pelletskessel als Zentralheizung zu nutzen.
Entscheidend für die Auswahl ist der vorhandene Platz beim Hausbau im oder am Heizungsraum oder außerhalb des Wohnhauses.
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