Das wird Ihnen vermutlich kein Heizungsbauer erzählen, der ja schließlich einen neue Heizung verkaufen will. Wer Geld ausgeben will um Heizkosten zu sparen, sollte also zuerst nachdenken über

• Einbau neuer Fenster mit Wärmeschutzglas, ggf. einer neuen Haustüre mit guter Wärmedämmung
• Aufbringen eines Vollwärmeschutzes an der Außenfassade, Dachbodendecke und ggf. den Kellerwänden

Diese Maßnahmen sind mit hohen Investitionskosten verbunden. Wer das Geld nicht verfügbar hat, für den macht es natürlich Sinn zunächst mit geringem finanziellem Aufwand seine bestehende Heizanlage zu optimieren.

Man darf auch die Frage nach der ökologischen Bilanz stellen, wenn man die Optimierung einer älteren Heizanlage angeht. Wie diese Internetseiten beweisen, sind auch mit älteren Heizanlagen gute Wirkungsgrade möglich. Warum etwas wegwerfen, das mit wenigen Änderungen noch sehr gute Dienste leistet? 
 

Die optimale Einstellung eines Ölbrenners erfordert Erfahrung, Fingerspitzengefühl und vor allem professionelle Messgeräte. Wer diese Voraussetzungen nicht hat, der sollte lieber einen Heizungsbauer an seinen Ölbrenner lassen. Auch sollte man bedenken, dass man bei der Einstellung nicht voll an die Grenzen gehen sollte. Im allgemeinen werden sich feuerungstechnischen Randbedingungen im Betrieb verändern (z.B. schwankender Luftdruck, veränderte Ansauglufttemperatur, schwankende Druckverhältnisse im Feuerungsraum durch Winddruck im Schornstein).

Stellt man einen Ölbrenner "auf die Grenze ein", dann kann es zu Rußentwicklung aufgrund von unvollständiger Verbrennung kommen. Ruck-zuck ist dann der Kessel verrußt und die Vorteile einer super-optimalen Ölbrennereinstellung werden um ein mehrfaches von einem schlechteren Wärmeübergang zwischen Feuerungsraum und Kesselwasser aufgefressen.

Für diejenigen, welche Ärger mit dem Schornsteinfeger haben, sei hier noch der Zusammenhang zwischen CO² und dem Abgasverlust erwähnt. Stellt man den Ölbrenner auf einen höheren CO²-Wert im Abgas ein, dann wir der Abgasverlust sinken.

Formel zur Berechung des Abgasverlustes qA, CO²-Gehalt des Abgases seht im Nenner!
 

Nicht selten liegen Ölbrennerlaufzeiten bei 3...4 Minuten, dann wird der Ölbrenner aufgrund der hohen Leistung von der Heizungssteuerung schon wieder ausgeschaltet. Es entstehen hierbei die sogenannten Brenner-Anfahrverluste, da der Ölbrenner nahezu nie im optimalen Wirkungsgrad arbeitet. Optimale Verbrennungsbedingungen (gute Einstellung des Ölbrenners vorausgesetzt) werden erst ca. 3..6 Minuten (abhängig von Ölbrenner- und Kesseltyp) nach dem Start des Ölbrenners erreicht. Der Wirkungsgrad liegt in dieser Anfahrphase bei ca. 35...40%, zusätzlich hat der Ölbrenner in dieser Phase einen deutlich höheren Schadstoffausstoß im Vergleich zum eingeschwungenen Zustand bei längerer Laufzeit.

Längere Ölbrennerlaufzeiten können durch eine Leistungsreduzierung des Ölbrenners erreicht werden. Nahezu jeder Ölbrenner läßt sich mittels einer kleineren Düse in der Leistung reduzieren, wobei hierbei zu beachten ist

• dass der Ölbrenner mit der kleineren Düse noch optimal eingestellt werden kann und stabile Verbrennungsbedingungen erreicht werden
• dass Ölbrenner mit kleinen Düsen (i.A. < 0,4 Gph) fein gefiltertes Heizöl brauchen, da es sonst durch die Schmutzpartikel im Heizöl zu Ölbrennerstörungen kommen kann
• dass mit kleinerer Leistung (Düse) auch die Abgastemperaturen geringer sind und es dadurch unter Umständen  zu Kondensatbildung im Kamin mit anschließender Kaminversottung kommen kann

Hier empfiehlt es sich auf alle Fälle ein Gespräch mit dem Heizungsbauer und/oder Schornsteinfeger zu führen. Diese Herren sollten einem sagen können, was bezüglich Leistungsreduzierung an der Heizanlage möglich ist.
 
  

Das habe ich gemacht
Stufenweise habe ich die Leistung des Ölbrenners reduziert. Bei dem ursprünglich in der Anlage eingebauten Gelbbrenner (ELCO Klöckner Vectron, ursprünglich ca. 32 kW) war bei ca. 26 kW die minimalste Leistung erreicht. Bei weiterer Reduzierung lief der Brenner nicht mehr stabil. Ich kaufte daher einen gebrauchten MAN Raketenbrenner RE 1.1, mit dem die Leistung bis ca. 20 kW reduziert wurde.

Da eine weitere Reduzierung am MAN Ölbrenner nur durch den Tausch der Mischeinrichtung möglich gewesen wäre (Kosten!), habe ich einen zweiten gebrauchten Ölbrenner erworben (INTERCAL BNR10). Der INTERCAL BNR10 wurde nach mehreren Versuchen auf aktuell ca. 16,7 kW eingestellt (Stand 11/2006). Diese geringe Leistung bzw. die daraus resultierende reduzierte Abgastemperatur erforderte eine Kaminsanierung mittels Edelstahlrohr. Nachfolgende Graphik zeigt die verschiedenen Feuerungskonfigurationen im Vergleich (Verbrauch pro Stunde in Abhängigkeit von der Außentemperatur).

Einer weiteren Reduzierung der Leistung hat der Schornsteinfeger nicht zugestimmt. Er hat bedenken, dass sich bei niedrigen Außentemperaturen im oberen Teil des Schornsteins Vereisungen bilden könnten. Folge dieser Vereisungen könnte ein Staudruck im Schornstein sein, der dazu führt, dass die Abgase ins Haus zurückgedrückt werden. Bei ca. 16,7 kW Ölbrennerleistung ist also zunächst einmal das untere Ende erreicht. Die Entwicklung von Abgastemperaturen und Abgasverlusten an meiner Heizanlage zeigt diese Graphik.

Im Zusammenhang mit der Leistungsreduzierung des Ölbrenners muss erwähnt werden, dass es hierdurch bei unserer Heizungssteuerung zu Problemen während der Phase der Warmwasserbereitung kam. Die Heizungssteuerung hat eine Vorrangschaltung für die Warmwasserbereitung - wird der Ölbrenner bzw. die Speicherladepumpe zur Warmwasserbereitung eingeschaltet, dann schaltet die Heizungssteuerung die Heizkreispumpe ab.

Durch die reduzierte Ölbrennerleistung dauert die Warmwasserbereitung bei unserer Heizanlage bis zu 40 Minuten. Bei kalten Außentemperaturen wurde es durch den während dieser Zeit abgeschalteten Heizkreis deutlich kälter im Haus. Dieser Komfortverlust war nicht akzeptabel. Ich trennte daher die Heizkreispumpe von der Heizungssteuerung und klemmte sie über einen Schalter direkt an Dauerstrom. Somit war eine Beheizung des Hauses auch während der Warmwasserbereitung gewährleistet.
 

• gleichmäßige Wärmeabgabe an den Heizkörpern
• gleichmäßiges Aufheizen der Räume
• Thermostatventile im günstigen Arbeitsbereich betreiben
• Geräuschprobleme vermeiden (Rauschen, Fließgeräusche)
• Rücklauftemperatur des Heizkreises in den günstigen Arbeitspunkt legen

Insbesondere bei Mehrkreissystemen in Mehrfamilienhäusern kann ein hydraulischer Abgleich erforderlich sein, damit die Heizkörper in allen Wohnungen bzw. Räumen gleichmäßig warm werden.

In Kombination mit dem hydraulischen Ausgleich sollte man auch gleich einen genaueren Blick auf die Heizungspumpe werfen. Hier hat sich in den letzten Jahren die Technik deutlich weiterentwickelt. Der Austausch der alten Pumpe gegen eine neue hocheffiziente Heizungspumpe mit Differenzdrucksteuerung kann sich schon aufgrund des eingesparten Stromverbrauches innerhalb weniger Jahre amortisieren.

Ältere Heizungspumpen haben nicht selten soviel Leistung, dass Thermostatventile überdrückt werden können. Wenn z.B. die Sonne scheint und Räume mit großen Fensterflächen hierdurch erwärmt werden, dann sollten die Thermostatventile logischerweise die Heizkörperleistung entsprechend drosseln. Die schließenden Thermostatventile führen zu einem geringeren Volumenstrom im Heizkreislauf, der Systemdruck steigt bei einem System mit ungeregelter Heizungspumpe proportional an.

Wenn jetzt eine starke Heizungspumpe eingebaut ist, kann der Systemdruck soweit steigen, dass die Thermostatventile durch den Druck im Heizkreis daran gehindert werden die Heizkörper entsprechend zu drosseln. Im Raum wird es überproportional warm. Zusätzlich treten in dieser Situation häufig deutlich hörbare Fließgeräusche auf.
 

Das habe ich gemacht
Mit Hilfe der Allmess Verbrauchszähler wurde zunächst der Volumenstrom der beiden Heizkreise in unserem Zweifamilienhaus abgeglichen. Danach wurden die Volumenströme an den Heizkörpern in den beiden Heizkreisen optimiert. Die alte ungeregelte Heizungspumpe (Vortex HZE 400) wurde gegen eine moderne, differenzdruckgeregelte Hocheffizienzpumpe Grundfos Alpha Pro ausgetauscht.

In einer Amortisationsrechnung, die wir vor dem Kauf der Grundfos Alpha Pro durchgeführt hatten, sind wir von einem mittleren Stromverbrauch der Grundfos Pumpe von 15 Watt ausgegangen. Im Betrieb zeigte sich dann, dass über Monate am Display der Pumpe nahezu nie Werte über 10 Watt abzulesen waren. Im allgemeinen lag der Strombedarf der Pumpe im Bereich 8...10 Watt. In der Übergangszeit regelte die Pumpe häufig bis auf die minimale Leistungsaufnahme von 6 Watt herunter. Dies alles, ohne irgendwelche Komforteinbußen der Heizanlage feststellen zu können - im Gegenteil, die Fließgeräusche der Heizung sind deutlich reduziert.

In der Amortisationsrechnung kamen wir im ersten Ansatz auf 5,6 Jahre Amortisationszeit. Mit den Erfahrungen der letzten Monate und vor dem Hintergrund steigender Strompreise, dürfte die tatsächliche Amortisationszeit deutlich niedriger liegen.
 

Stellen Sie sich eine gedachte Grenze rund um den Heizkessel vor und überlegen Sie, wo die Wärme überall ungenutzt entweicht:

• Ein mangelhaft isolierter Kessel führt zu Wärmeabgabe in den Keller. Da viele Keller schlecht isoliert sind, wird nur ein Teil dieser Wärme zur Beheizung des Hauses genutzt. Ein großer Teil der Wärme entweicht ungenutzt durch Kellerfenster und -wände.
• Mangelhaft isolierte Heizungs- und Warmwasserrohre im Keller. Hier gilt gleiches, wie für den mangelhaft isolierten Heizkessel.
• Wärme entweicht vom Heizkessel-Feuerungsraum in den Abgaskamin. Durch den Kaminzug wird ständig Luft durch den Feuerungsraum des Kessels gezogen, steigt über den Kamin auf und entweicht nach außen. Bei gemauerten Kaminen ist dieser Prozess bis zu einem gewissen Grad notwendig, um den Kamin zu trocknen und eine Kaminversottung zu verhindern.
• Zur Verbrennung von einem Liter Heizöl EL werden bei stöchiometrischem Luftverhältnis 11,23 m³ Luft benötigt. Da Ölbrenner je nach Bauart mit einem Luftüberschuss von 5...15% betrieben werden müssen um eine rußfreie Verbrennung zu gewährleisten, liegt der Luftbedarf bei 11,8... 13,2 m³ pro Liter Heizöl EL. Diese Luft zieht der Ölbrenner im Allgemeinen aus dem Raum und erzeugt dadurch einen (geringen) Unterdruck. Der Unterdruck wird ausgeglichen, in dem (kalte) Luft von außen in den Keller nachfließt. Diese Luft führt zu einer Auskühlung des Kellers bzw. Hauses.
• Falsch eingestellte Heizungsregelungen und/oder defekte Komponenten der Heizungsregelungen verhindern eine witterungsgeführte Anpassung der Heizleistung und führen dadurch zu unnötigen Wärmeverlusten.
• In einem schlecht oder überhaupt nicht gewarteten Kessel bildet sich im Feuerungsraum einen Belag aus Ruß und Schwefel an den Innenwänden. Dieser Belag wirkt isolierend - je dicker dieser Belag, desto weniger Wärme wird bei der Verbrennung des Heizöles vom Feuerungsraum in das Kesselwasser übertragen. Mehr Wärme entweicht bei der Verbrennung ungenutzt durch den Schornstein (Abgastemperaturen bzw. -verluste steigen mit zunehmender Kesselverschmutzung). Ein gut gereinigter Feuerungsraum im Kessel spart daher bares Geld!
• Eine Brauchwasser-Zirkulationspumpe, die entweder dauernd läuft oder auf unnötig hohe Laufzeiten eingestellt ist.

Die Abkühlkurve des Kessels verlief nach der Umsetzung dieser Maßnahmen deutlich flacher, im Heizraum bzw. Keller wurde es merklich kälter - zum Ärger der Menschen, die dort so gerne ihre Wäsche trockneten.

Der Einbau erforderte daher keine größeren Eingriffe in die Heizungssteuerung und verlief problemlos. Nach dem Einbau konnte man bei abgeschaltetem Ölbrenner spürbar geringere Temperaturen am Abgasrohr feststellen. Fünf Minuten nachdem der Ölbrenner abgeschaltet hat, kann man jetzt das Abgasrohr mit der Hand berühren - das war ohne Abgasklappe undenkbar bzw. immer mit Schmerzen verbunden ;-)
 

• Die Verbrennungsluft wird über den Zwischenraum zwischen Edelstahlkamin und dem gemauerten Kamin von außen angesaugt. Die (kalte) Verbrennungsluft strömt nicht über die Räume des Kellers zum Ölbrenner, sondern wird über eine Verrohrung geführt. Die Verbrennungsluft führt daher zu keiner Abkühlung der Räume des Hauses.
• Durch das Gegenstromprinzip im Kamin wird die angesaugte Verbrennungsluft von den heißen Abgasen vorgewärmt. Ein Teil der Wärme im Abgas wird hierdurch wieder dem Verbrennungsprozess zugeführt, der Abgasverlust reduziert sich. Dieses Prinzip wird bei modernen Brennwertanlagen zur Steigerung des Wirkungsgrades genutzt.

Auch die Einstellung des Ölbrenners ist deutlich aufwändiger, da ohne Haube eingestellt wird und logischerweise mit Haube eine Kontrolle der Einstellung erfolgen muss. Oft sind mehrere Iterationen notwendig, bis die optimale Einstellung des Ölbrenners gefunden ist. Durch die Erwärmung der Verbrennungsluft kommt es über die Laufzeit zu einer Veränderung der Feuerungsparameter. Man muss daher unbedingt beachten, dass bei der Überprüfung der Einstellungen mit montierter Haube die Laufzeit des Ölbrenners vergleichbar lang wie bei einer Phase zur Warmwassererzeugung ist.

Das alles bemerkte ich erst im Frühjahr 2004. Aufgrund anderer Renovierungsmaßnahmen war bis dahin keine Zeit, um sich intensiver mit der Heizanlage zu beschäftigen. Etwas komisch kam es mir aber schon vor, dass die (witterungsgeführte) Heizung völlig unabhängig von der Außentemperatur immer gleichmäßig 60°C Vorlauftemperatur einstellte. Dem Heizungsbauer, den wir zwischenzeitlich beauftragt hatten eine Wartung an der Anlage zu machen, ist das interessanterweise auch nicht aufgefallen.

Die Folge war, dass man je nach Wetterlage über die Thermostatventile an den Heizkörpern "nachregeln" musste. Stieg die Außentemperatur oder schien die Sonne kräftig auf die Südseite des Hauses, dann war es tendenziell zu warm in der Wohnung - wurde es draußen kälter, musste man die Thermostate weiter aufdrehen. Dumm nur, wenn alle im Haus berufstätig sind und tagsüber niemand im Haus ist. Nicht selten kam man nachmittags nachhause und es war eine Bullenhitze in der Wohnung.

Nach der Erneuerung der Steuerung und des Mischermotors habe ich mich intensiver mit der Heizkurve der Heizungssteuerung beschäftigt und einige Veränderungen vorgenommen. Heute ist es kaum noch nötig an den Heizkörperthermostaten herumzudrehen. Das vollständige Optimum läßt sich nicht ganz finden, da die Heizungsteuerung nur die Außentemperatur berücksichtigt. Ich musste die Erfahrung machen, dass Sonneneinstrahlung und Wind einen nicht zu vernachlässigenden Einfluss auf die Temperatur in unserem Haus haben. Die optimale Heizungssteuerung müsste neben der Außentemperatur auch die Sonnenstrahlung und Wind berücksichtigen.
 

Der schwefelhaltige Staub ist nicht ungefährlich. Keinesfalls ohne Atemschutz arbeiten! Wer eine empfindliche Haut hat, sollte unbedingt ein langärmliches Hemd und überdeckende Handschuhe anziehen (keine freiliegende Haut an den Armen).

Doch der Einsatz lohnt sich. Abhängig vom Verschmutzungsgrad des Feuerungsraumes kann eine Reinigung den Abgasverlust um mehrere Prozent reduzieren. Jedes Prozent geringerer Abgasverlust ist gleichzusetzen mit der Einsparung an Heizöl bei der Energieerzeugung bzw. Heizölverbrennung.
 

Messungen mit Schaltzeiten 15-45 (15 Minuten ZK-Pumpe an, 45 Minuten ZK-Pumpe aus) zeigten deutlich, wie der Warmwasserspeicher bei jedem Schaltzyklus der ZK-Pumpe an Wärme verliert. Die Wärme wird zum Teil in den unteren Teil des Warmwasserspeichers umgeschichtet, was bei solarer Warmwasserbereitung zu einer Reduzierung des solaren Ertrages führt.

Um die Schaltzeiten besser an den tatsächlichen Bedarf anpassen zu können, wurden von mir mehrere Messungen gemacht. Es zeigte sich, dass morgens nach der Phase der Nachtabsenkung eine Einschaltdauer der ZK-Pumpe von 5 Minuten ausreichend war, um den gesamten Zirkulationskreislauf einmal mit (Warm-) Wasser zu spülen. Während des Tages waren 4 Minuten Einschaltdauer mehr als ausreichend.

Nach einer anschließenden Abschaltdauer von 56 Minuten war der Zeitverzug, bis warmes Wasser an den Wasserhähnen kam, immer noch vertretbar. Ein nennenswerter Komfortverlust war nicht zu spüren. Da diese Konfiguration mit der mechanischen Zeitschaltuhr der ZK-Pumpe nicht möglich war, rüsteten wir eine digitale Zeitschaltuhr nach. Mit den 42 Schaltbefehlen dieser digitalen Zeitschaltuhr passten wir die Schaltzeiten der ZK-Pumpe auf unseren Bedarf an. 

Anhand von anschließenden Messungen mit Schaltzeiten 4-56 (4 Minuten ZK-Pumpe an, 56 Minuten ZK-Pumpe aus) konnte erkannt werden, dass die Entladung bzw. Umschichtung im Warmwasserspeicher durch die kürzere Laufzeit der ZK-Pumpe deutlich reduziert wurde. Es zeigte sich sogar, dass die Temperatur im unteren Teil des Warmwasserspeichers durch das abgekühlte Wasser in der Zirkulationsleitung abgekühlt wurde - was theoretisch zu einem höheren solaren Ertrag bei einer Solarthermieanlage führt.

Wer jetzt auf die Idee kommen sollte, die Zirkulationspumpe ganz einfach komplett abzuschalten - dem rate ich ab. Denken Sie hierbei an das Wasser in der Rücklaufleitung der Zirkulation, es würde nicht mehr ausgetauscht. Gesundheitliche Risiken für die Bewohner sind hierdurch nicht auszuschließen. Optimierung ja - aber da hört der Spass auf.
 
 

Bis zu Beginn der Optimierungsarbeiten an unserer Heizanlage lag der Wirkungsgrad der Anlage bei ca. 60% (eher niedriger). Nach Umsetzung der hier genannten Maßnahmen erreichen wir einen Wirkungsgrad von ca. 75%.

Bei der Wirkungsgradberechnung bin ich folgendermaßen vorgegangen:

 Energie zur Raumbeheizung + Energie zur Warmwasser-Erzeugung (abfließende Energie)
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Literzahl an verbranntem Heizöl * 10,08 kWh pro Liter Heizöl EL (zugeführte Energie)

Hier eine Beispielsrechnung.

Vorsichtig gerechnet wurde der Wirkungsgrad der Anlage im Zeitfenster 2003 bis 2006 von ca. 60% auf ca. 75% gesteigert, also eine Reduzierung von ca. 15% an aufgewendeter Energie. Ich denke, das kann sich sehen lassen. Was weiterhin geplant ist, werde ich in der Rubrik Ausblick dokumentieren.