Die Kondensationswärme ist die Wärme, die bei der Kondensation von Gasen wie Wasserdampf frei wird. Sie entspricht dem Betrag der zuvor benötigten Verdampfungswärme. Genutzt wird diese Wärme in Brennwertkesseln, die dadurch einen deutlich besseren Wirkungsgrad erreichen als ältere Heizkessel.

Die spezifische Kondensationswärme

Um die Höhe der Kondensationswärme zu bestimmen, bezieht man sich häufig auf die spezifische Kondensationswärme. Diese ergibt sich, indem die frei werdende Wärmemenge durch die Menge der kondensierenden Substanz geteilt wird, wobei die Substanz meist als Masse angegeben wird. So lässt sich vergleichen, wie viel Wärme bei der Kondensation je Kilogramm oder Liter frei wird.

Brennwertkessel nutzen die Kondensationswärme

Ein Brennwertkessel nutzt den im Brennstoff enthaltenen Energiegehalt, den Brennwert, nahezu vollständig. Dazu kühlt er die Abgase so weit ab, dass der enthaltene Wasserdampf kondensiert. Die dabei frei werdende latente Kondensationswärme steht zusätzlich für die Wärmeversorgung zur Verfügung. Nach dem Energieerhaltungssatz entspricht diese Wärme genau der Energie, die zuvor für das Verdampfen des Wassers nötig war. So wird ein Teil der Energie zurückgewonnen, der in älteren Heizkesseln ungenutzt mit dem Abgas entweicht.

Höhe des Brennwerteffekts

Die Nutzung der Kondensationswärme durch moderne Brennwerttechnik erhöht den Wirkungsgrad, was als Brennwerteffekt bezeichnet wird. Er fällt umso höher aus, je größer der Wasserstoffanteil des Brennstoffs ist. Die mögliche Energieeinsparung hängt vom Energieträger ab: Bei reinem Wasserstoff liegt sie theoretisch bei rund 18 Prozent, bei Erdgas bei etwa 11 Prozent, bei leichtem Heizöl bei rund 6 Prozent und bei Kohle theoretisch bei nur 2 bis 3 Prozent. Zur Nutzung des Effekts haben sich die Vollbrennwerttechnik und die Niedrigtemperatur-Brennwerttechnik etabliert.

Vollbrennwerttechnik

Bei der Vollbrennwerttechnik wird dem Kessel zunächst die für die Verbrennung nötige frische Luft zugeführt, die bereits im Kessel über die heißen Abgase am zweiten Wärmetauscher vorgewärmt wird. Die Verbrennungswärme wird am ersten Wärmetauscher an das Heizsystem übertragen und das erwärmte Heizwasser über eine Heizungspumpe verteilt. Die Abgase werden mithilfe des kühleren Rücklaufwassers und der kalten Frischluft abgekühlt, wodurch der Wasserdampf am Kondensationswärmetauscher kondensiert und seine latente Energie an das Rücklaufwasser abgibt. Dieses System ist von der Last- und Rücklauftemperatur weitgehend unabhängig.

Niedrigtemperatur-Brennwerttechnik

Bei der Niedrigtemperatur-Brennwerttechnik wird der Brennwerteffekt durch niedrige Systemtemperaturen oder eine niedrige Rücklauftemperatur erzielt, die für die Abkühlung und Kondensation der Abgase sorgt. Anders als bei der Vollbrennwerttechnik wird die Frischluft hier nicht für den Brennwerteffekt genutzt, weshalb das System als last- und rücklauftemperaturabhängig gilt. Da die Rücklauftemperaturen bei solchen Systemen üblicherweise unter 30 Grad Celsius liegen, eignet sich diese Technik besonders für Niedrigtemperatursysteme wie Fußbodenheizungen.

Fazit

Zusammengefasst ist die Kondensationswärme ein anschauliches Beispiel dafür, wie sich durch clevere Technik zusätzliche Energie gewinnen lässt. Brennwertkessel machen die im Wasserdampf des Abgases gebundene Wärme nutzbar und erreichen dadurch einen deutlich höheren Wirkungsgrad als alte Heizkessel. Wie groß der Nutzen ausfällt, hängt vom Brennstoff und von den Systemtemperaturen ab. Besonders effizient arbeitet die Brennwerttechnik in Verbindung mit niedrigen Rücklauftemperaturen, etwa bei einer Fußbodenheizung, sodass sich die Investition in moderne Brennwerttechnik über niedrigere Verbrauchskosten bezahlt macht.

Wichtig für die Nutzung der Kondensationswärme ist, dass die Abgase tatsächlich unter den sogenannten Taupunkt abgekühlt werden, bei dem der Wasserdampf kondensiert. Bei erdgasbetriebenen Anlagen liegt dieser Taupunkt höher als bei Heizöl, weshalb der Brennwerteffekt bei Erdgas stärker ausfällt. Damit die Technik ihr volles Potenzial entfaltet, sollten die Rücklauftemperaturen im Heizsystem möglichst niedrig sein. Das gelingt besonders gut mit großflächigen Wärmeübergabesystemen wie einer Fußboden- oder Wandheizung, die mit niedrigen Temperaturen arbeiten und so die Kondensation im Kessel begünstigen.

Zusammengefasst zeigt die Kondensationswärme, wie sich mit moderner Technik ein erheblicher Teil der Brennstoffenergie zurückgewinnen lässt, der in älteren Heizkesseln verloren geht. Brennwertkessel nutzen die im Wasserdampf des Abgases gebundene Wärme und erreichen dadurch einen deutlich höheren Wirkungsgrad. Wie groß der Vorteil ausfällt, hängt vom Brennstoff und vor allem von niedrigen Rücklauftemperaturen ab. Wer eine neue Heizung plant, sollte daher auf ein gut abgestimmtes, niedrig temperiertes Heizsystem achten, damit die Brennwerttechnik ihr volles Sparpotenzial entfalten kann.

Insgesamt macht die Nutzung der Kondensationswärme den entscheidenden Unterschied zwischen einem alten Standardkessel und einem modernen Brennwertgerät aus. Wo früher die im Abgas enthaltene Wärme ungenutzt durch den Schornstein entwich, wird sie heute zurückgewonnen und dem Heizkreis zugeführt. Das senkt sowohl die Kosten als auch den Brennstoffverbrauch.

Für Hausbesitzer bedeutet dies, dass sich der Umstieg von einem alten Konstant- oder Niedertemperaturkessel auf ein Brennwertgerät in der Regel durch den geringeren Brennstoffverbrauch bemerkbar macht. Am größten ist der Nutzen dort, wo das Heizsystem mit niedrigen Vor- und Rücklauftemperaturen arbeitet und die Abgase zuverlässig unter den Taupunkt abgekühlt werden.

So bleibt die Kondensationswärme ein zentraler Baustein einer sparsamen und modernen Wärmeversorgung.