Abgaswärmetauscher: Funktion, Kosten und Vorschriften

Wärme wird mit unterschiedlichen Methoden übertragen. In der Heiztechnik ist, abgesehen von manchen Wärmeausgabegeräten, der Energieaustausch zwischen zwei zusammenarbeitenden Bauteilen gängig. Das kühlere Bauteil oder dessen Inhalt übernimmt Wärme vom heißeren technischen Partner. Bei einem Abgaswärmetauscher ist das heiße Abgas der „Lieferant“, dem Wärme entzogen wird. Diese Wärmeenergie wird an den „Abnehmer“ Heizwasser im Rücklauf der Heizzirkulation abgegeben.

Die Ausbeutung der Wärmereserven, die andernfalls ungenutzt durch den Schornstein entweichen, begründen das Prinzip der Brennwerttechnik. Die getauschte Wärme sorgt für das Aufheizen des zurücklaufenden Wassers. In dessen Folge muss die Heizung beziehungsweise der Brenner eine verminderte Aufheizleistung erbringen. Die Energiezuführungsmenge sinkt und erhöht die Gesamteffizienz der Heizungsanlage.

Aufbau eines Abgaswärmetauscher

Ein Abgaswärmetauscher nutzt die Wärmeaufnahmefähigkeit und die Leitfähigkeit von Metall. Vereinfacht gesagt wird das Metall in den heißen Abgasstrom „hineingehalten“. Die Erhitzung wird beim Tauschpartner durch ein Umfließen des zurückströmenden abgekühlten Heizwassers „abgenommen“. Gängigerweise besteht ein Abgaswärmetauscher aus Edelstahl. Er wird am Übergang zwischen Kesselausgang und Schornsteinabzug montiert.

Ein meist als Register bezeichnetes Rippensystem nimmt die Wärme aus dem vorbeiströmenden Abgas auf. Der erhitzte Stahl „ragt“ an anderer Bauseite in den Fließkanal des Rücklaufwassers beziehungsweise bildet die Rohrleitung. Die im Metall befindliche Wärme wird vom Wasser transportiert. Die Tauschpartner arbeiten in getrennten Kreisläufen, die durch Metalle verbunden sind. Daher kann der Wärmetauscher gasförmige Wärmeenergie verflüssigen.

Abkühlungs- und Aufheiztemperaturen

Eine entscheidende Voraussetzung ist die Hitze der entstehenden Abgase. Sie können bis über 1000 Grad Celsius betragen. Ein leistungsfähiger Abgaswärmetauscher entnimmt dem vorbeströmenden Abgas schnell viel Wärme. Die Abkühlung kann mehrere hundert Grad Celsius betragen. Dadurch fallen die Abgastemperaturen auf Werte zwischen 60 und 30 Grad.

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Bei diesem Vorgang kondensiert der im Abgas enthaltene Wasserdampf. Die erforderliche Ableitung des Kondenswassers war lange eine der technisch kompliziertesten Aufgaben bei der Entwicklung der Brennwerttechnik. Oft muss das zum eigenständigen Aufsteigen zu kalte Abgas mit Ventilationstechnik unterstützt werden.

Berechnung der Effizienz

Die erhaltene Wärmeenergie in Wassererwärmung mit Zieltemperaturen umzusetzen, setzt sich aus vielen Faktoren zusammen:

  • Flächen der Energie aufnehmenden Tauschseite
  • Flächen der Energie abgebenden Tauschseite
  • Temperatur und Beschaffenheit des Abgases
  • Temperatur und Beschaffenheit des rücklaufenden Heizwassers
  • Platzierung des Abgaswärmetauschers
  • Anlagendruck, Dimension und Durchflussvolumen
  • Metall beziehungsweise Stahlart der Wärme tauschenden Bauelemente
  • Regelfähigkeit in Relation zum Wärmebedarf und der Auslastung

Vorschriften, Preise und Amortisation

Der Einbau von Abgaswärmetauschern ist baugenehmigungspflichtig. Dabei sind die Vorgaben des deutschen Instituts für Bautechnik (DIBt) bindend. Eine vom DIBt autorisierte Prüfinstanz muss die Anlage prüfen, zulassen und zertifizieren. Diese Vorschrift gilt sowohl für neue Heizungen als auch für die Nachrüstung.

  • Die Preise eines Abgaswärmetauschers für BHKW liegen aufgrund des technischen Funktionsaufwands deutlich über denen für Öl- und Gasheizungen mit Brennwerttechnik.
  • Modelle für gängige Heizungsanlagen in Einfamilienhäuser liegen zwischen 200 und 500 Euro.
  • Der Abgaswärmetauscher für Blockheizkraftwerke muss in einer Art Bypasstechnik konstruiert und montiert sein, um die erforderliche Energieauswertung aus dem Abgas zu erzielen. Die oft aus Keramik-Metall-Mischaufbauten bestehenden Geräte kosten ab etwa 5.000 Euro.

Spareffekte durch die Kraft Wärme Kopplung multiplizieren allerdings den Ertrag und relativieren die hohen Anschaffungskosten. Sowohl ein Abgaswärmetauscher für die Ölheizung als auch für Blockheizkraftwerke oder andere Brennstoffheizsysteme amortisiert sich in einer Zeitspanne zwischen fünf und acht Jahren.