So funktioniert der Einsatz von Heizungstechnik mit Holzpellets in einem öffentlichen Gebäude
Die Quote des Holzbaus in Deutschland stieg in den vergangenen Jahren deutlich, damit auch der Bedarf an Schnittholz. Zwangsläufig erhöhte sich dadurch die dabei entstehende Menge an Sägemehl und Restholz, aus denen Holzpellets gepresst werden. 2018 lag die Holzbauquote nach Angabe des statistischen Bundesamtes bei 17,8 %, vier Jahre später schon bei 21,3 % – und das nicht nur im Wohnungsbau.
Nichtwohngebäude mit „überwiegend verwendetem Baustoff Holz“ lagen bei den Baugenehmigungen 2018 und 2022 gleichauf mit Wohngebäuden (1). Diese Tendenz wird allgemein begrüßt, da sie den Bedarf an Baustoffen mit schlechterer Ökobilanz wie Stahl und Beton verringert. Zu den Nichtwohngebäuden aus Holz zählt das im November 2023 fertiggestellte Vereinsheim des Schellenberg-Sportclubs Donaueschingen (SSC).
Lager- und Entnahmetechnik unterirdisch
Die Heizungstechnik im Gebäude des SSC entspricht den Zielen der Nationalen Luftreinhaltungsstrategie (2) und übertrifft die Vorgaben der zweiten Stufe der ersten Bundes-Immissionsschutz-Verordnung (BImSchV), die zum 1.1.2025 in Kraft tritt. Dort stehen unter anderem Kaminöfen älterer Bauart im Fokus. „Automatisch betriebene Heizkessel für Holzpellets sind immer schon effektiver und sauberer in der Verbrennung, spielen in einer ganz anderen Liga“, weiß Martin Lienhard. Er ist Mitglied im Verein SSC und gewählter Stadtrat in Donaueschingen. Lienhard war bei diesem Objekt einer der Initiatoren der Regenwasserbewirtschaftung und der Holzpelletheizung.
„Aus heutiger Sicht hat beides einen futuristischen Touch. In zehn Jahren jedoch wird Umwelttechnik wie diese von den Behörden im Zuge der Baugenehmigung eingefordert“, ist Lienhard überzeugt. Als Leiter der technischen Abteilung der ortsansässigen Firma Mall kennt er die Pellet- und Regenwasserbranche seit Jahrzehnten. Mall hat bei diesem Objekt die Lager- und Entnahmetechnik sowohl für die Regenwasserbewirtschaftung als auch für den Brennstoff Holzpellets geliefert und montiert. Das eingeschossige Vereinsheim wurde kostengünstig ohne Keller gebaut. Ein solcher ist für Regenwassertank und Holzpelletlager aus Betonfertigteilen auch nicht erforderlich. Wichtig sind stattdessen klare Schnittstellen für die beteiligten Gewerke.
Schnittstellen, Gewährleistung und Wartung
Die Verantwortlichen von Tiefbau und Heizung profitieren von den Schnittstellen, die der vorgefertigte Pelletspeicher bietet. Das begünstigt Ausführung, Objektüberwachung und Gewährleistung. Die Installation des Leerrohres zwischen der Außenwand des Heizraums und dem unter der Grünfläche eingebauten Speicherbehälter wie auch des Lüftungsrohres vom Speicher zur Geländeoberfläche an der Gebäudeaußenwand sind Leistungen eines Tiefbauunternehmens. Die Schnittstellen für beide Rohre sind die im Betonspeicher ab Werk schon vorhandenen runden Öffnungen und Dichtungsmanschetten (3).
Die Heizungsbauer legen von der Saugturbine ihres Pelletkessels eine Elektroleitung und die Schläuche für Saug- und Rückluft durch das in der Außenwand des Gebäudes beginnende Leerrohr zum unterirdischen Speicherbehälter und befestigen diese an der dort angebrachten Adapterplatte. Damit ist die automatische Pelletentnahme betriebsbereit, denn im Speicher war der mitgelieferte Saugroboter „Maulwurf“ bis zu dieser Adapterplatte, von der anderen Seite her, ab Herstellerwerk vormontiert. Ab diesem Zeitpunkt geht bei Brennstoffbedarf der elektrische Impuls des Kessels an seine Saugturbine und gleichzeitig an den „Maulwurf“.
Wichtig zur Betriebssicherheit ist die in DIN EN ISO 20023 geforderte Wartung. Demnach sollte nach fünf Lieferungen bzw. alle zwei Jahre das Lager vollständig entleert und von Feinanteilen gereinigt werden. Dafür haben manche Pelletlieferanten die entsprechende technische Ausrüstung. Und der Lagerhersteller bietet darüber hinaus gehende Dienstleistungen in einem Wartungsvertrag an.
Luftreinhaltung ohne Feinstaub-Filter
Während andere Holzheizsysteme Elektrofilter zur Reduktion von Staubemissionen einsetzen, kann die Pelletverfeuerung im Vereinsheim des SSC Donaueschingen mit effektiven und einfachen Maßnahmen den Feinstaub nahezu komplett vermeiden. Die Besonderheit ist zum einen die spezielle Verbrennungstechnik, die eine Flammenbildung unterdrückt, und zum anderen die unterteilte Rückführung des Verfeuerungsabgases in die Primärluft sowie in die Hochtemperatur-Ausbrandzone. Übrig bleibt nur Wärme und gereinigtes Abgas. Ein Pelletkessel mit dieser „ZeroFlame“-Technik stößt im Jahresmittel nur rund ein Zehntel dessen aus, was der Reifenabrieb eines durchschnittlichen PKWs verursacht (4).
„Der 9-stündige Lastzyklustest, der Start-, Stopp- und modulierende Phasen berücksichtigt, simuliert den Heizungsbetrieb über ein ganzes Jahr. Auch bei sich verändernder, sogenannter dynamischer Leistungsabnahme bleibt der durchschnittliche Emissionswert unseres ZeroFlame-Heizkessels deutlich unter der zulässigen Messunsicherheit bei Praxismessungen“, sagt Lothar Tomaschko, geschäftsführender Gesellschafter in der ÖkoFEN-Deutschlandzentrale, und ergänzt: „Prüfberichte vergleichbarer Heizkessel erreichen ebenso gute Werte, jedoch oft nur bei statischer Leistungsabnahme unter besten Bedingungen – das heißt im Moment der Prüfung und nicht im laufenden Betrieb, wie es der vom TÜV Austria für uns durchgeführte Lastzyklustest zeigt.“
Höherer Wirkungsgrad, sinkende Heizkosten
Die Brennwerttechnik nutzt die mit der Verbrennungsluft entweichende Wärme durch einen Wärmetauscher und kondensiert dabei den enthaltenen Wasserdampf. Bei der Kondensation entsteht Wasser und aus diesem Phasenübergang gasförmig/flüssig wird so genannte Latent-Wärme freigesetzt, die für die Heizung genutzt werden kann. Das wird kombiniert mit der Feuerungstechnik ZeroFlame. Beide Verfahren laufen leise innerhalb des Heizkessels ab, der nach Bedarf automatisch im unterirdischen Brennstofflager Holzpellets ansaugt. Er verwandelt diesen Brennstoff in Heizwärme und reduziert ohne Filter den Feinstaub durch Nachverbrennung so weit, dass er kaum mehr messbar ist. Das kommt der Quadratur des Kreises gleich. Wird sein Brenner auf modulierenden Betrieb programmiert, kann dieser Heizkessel, anders als im beschriebenen Objekt, sogar ohne Pufferspeicher effektiv betrieben werden.
Wer beim Heizungstausch in Bestandsgebäuden einen Heizkessel mit geringen Feinstaubwerten installieren lässt, kann zusätzlich zu mehreren Fördersätzen und Boni auch noch den staatlichen Emissionsminderungs-Zuschlag von 2.500 Euro beantragen. Dafür sind höchstens 2,5 mg Staub pro m³ Abgas zulässig. Der hier beschriebene „Pellematic Condens“ liegt bei lediglich 0,5 mg/ m³ bei einer Nennlast von 10 kW und bei durchschnittlich 2,0 mg/ m³ bezogen auf 13 % O2 im Lastzyklustest (4). Im Vergleich zu Standard-Pelletkesseln holt die im SSC-Vereinsheim installierte Brennwertvariante laut Produktinformation im Idealfall 16,3 % mehr Wärme aus Abgas und kondensiertem Wasserdampf. Daraus resultiert eine nennenswerte Umweltentlastung und für die Betreiber bis zu 15 % Heizkostenersparnis.
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