Taupunkt und Brennwertheizung: Wie hängt das zusammen? | Kesselheld

Taupunkt und Brennwertheizung: Wie hängt das zusammen?

Taupunkt von Wasser bei der Brennwertheizung
Bei Verbrennungsvorgängen ändert sich der Aggregatzustand beziehungsweise die physikalische Beschaffenheit vom beteiligten Wasser. Die Moleküle des Wassers setzen sich in Bewegung und Schwingung. Ab hundert Grad Celsius verlassen die Moleküle ihren Aufenthaltsort „hüpfend“ und „springend“. Der dabei entstehende Wasserdampf macht die Molekülflucht sichtbar. Die Moleküle verschwinden nicht, sondern „leben“ in gasförmiger „Daseinsform“ weiter.
Wenn sich der Wasserdampf abkühlt, werden die Moleküle wieder „eingefangen“. Mit dem Zeitpunkt der Umwandlung ist ein Taupunkt einfach erklärt. Flüchtige gasförmige Wassermoleküle kondensieren je nach Umgebung bei einer feststehenden Temperatur zurück zu flüssigem Wasser. Dieser Taupunkt „entlässt“ in diesem Augenblick auch wieder die Wärmeenergie, die umgekehrt für die Flucht der Moleküle aufgewendet wurde.

Taupunktbestimmung und Wärmerückgewinnung

In der Heizungstechnik blieb die in der Rückkühlung wieder frei werdende Wärmeenergie bis zur Entwicklung des Brennwertverfahrens ungenutzt. Die Taupunkttemperatur spielte lange nur bezüglich der Abgasabführung und des Schornsteins eine Rolle. An Taupunkten kondensierender Wasserdampf tritt hier in beschädigender Form auf, die zur sogenannten Versottung führt. In der Brennwerttechnik wird die Kondensation „angezapft“ und die zurückgewonnene Wärmeenergie dem Heizkreislauf zusätzlich zugeführt. Um den Taupunkt zu berechnen, sind die Art des Brennstoffs und der prozentuale Anteil des enthaltenen Kohlendioxids (CO2) im Verbrennungsgas erforderlich.

Als mittlerer oder durchschnittlicher Taupunktwert gilt für die Brennstoffe folgender Wert:

Brennstoff

Temperatur in Grad Celsius

Heizöl 47
Erdgas 56
Flüssiggas 57
Propan 53

Die wieder frei werdende und theoretisch nutzbare Wärmeenergie am Taupunkt beträgt bei Heizöl bis zu 6 Prozent, bei Flüssiggas bis zu 9 Prozent und bei Erdgas bis zu 11 Prozent des Brennstoffheizwertes.

Um die Abkühlung technisch auszulösen, nutzen moderne Brennwertsysteme die abgekühlte Rücklauftemperatur des Heizsystems. So erschaffen die Wärmeabgabe und der „Verlust“ die erforderliche Abkühlung des Vorlaufs, ohne gesonderte Energie zu benötigen.

Taupunkt berechnen

Um den Taupunkt zu berechnen, ist es nötig, mehrere Variablen zu berücksichtigen. Durch den beteiligten Brennstoff ergibt sich eine Kohlendioxidkonzentration, in der sich der Wasserdampf aufhält. Die für den Brennstoff spezifische Taupunktkurve setzt die Temperatur für den Taupunkt in Relation zum prozentualen CO2-Gehalt. Mit zunehmendem CO2 steigt die Temperatur.

Icon
Die Durchschnitts- und Mittelwerte für Taupunkte definieren sich anhand der Konzentration, die in gängigen Heizungsanlagen entstehen:

Bei der Heizölverbrennung entstehen etwa 13 Prozent CO2, was bei 47 Grad kondensieren lässt. Bei der Erdgasverbrennung entsteht etwa zehn Prozent CO2, was zum Taupunkt bei 56 Grad führt.

Das höhere Niveau lässt die Wärmeausbeute aus dem Kondensat bei Gas zu einem früheren Zeitpunkt zu als bei Erdöl. Die wachsende Menge des CO2-Gehalts vergrößert die Differenzen der Taupunkttemperaturen.

Abweichungen innerhalb des Brenngasaufkommens

Weitere Variablen, die den tatsächlichen Taupunkt in einem Brennwertheizsystem beeinflussen, sind die Temperatureinstellungen für den Brenner (Vorlauf) und der Sättigungsdampfdruck im Brennraum. In Heizsystemen sind erhitzte Heizwolken oder Gase nicht exakt gleichmäßig und homogen in den geschlossenen Hohlräumen wie Brennkammer und Heizrohren verteilt. Dadurch ist es möglich, dass der Taupunkt am Rand eines Rohrs vom Wert in der Mitte des Aufenthaltsraums abweicht.

Typisches und bildlich gut vorstellbares Beispiel ist die Kondensation an einem kühleren Edelstahlrohr im Schornstein, während der Mittelwert des Taupunkts nicht erreicht ist.

Wie sich Taupunkte messen lassen

Als Messgerät reicht im Prinzip die Feuchtigkeitserfassung durch eine in das Brenngas gehaltene Sonde. Sie ordnet am Punkt des gesättigten Wasserdampfaufkommens die Temperatur. Die Sättigung ergibt sich aus dem Gesamtbrenngasvolumen. Die präzisesten Messgeräte sind Taupunktspiegelhygrometer, bei denen die Eigenheit der Kondensation auf einem Spiegel genutzt wird. Das optische Verfahren nutzt das Beschlagen einer Spiegelfläche, die beheizt oder abgekühlt werden kann.