Die Wärmeerzeugung durch Verbrennung im Heizkessel läuft nicht ohne energetische Verluste ab. Neben dem Auskühlverlust über die Kesseloberfläche gehört der nur während der Brennerlaufzeiten auftretende Abgasverlust zu den beiden energetischen Verlustarten des Heizkessels.
Der Abgasverlust wird vom Bezirksschornsteinfegermeister mit der jährlich stattfindenden Emissionsmessung kontrolliert und fließt in die Bestimmung des Wirkungsgrades des Heizkessels ein. Die 1. Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes (1. BImSchV) legt für die verschiedenen Kesselgrößen und Installationszeitpunkte maximale Grenzwerte fest, z. B. 12 % für Heizkessel mit 4 bis 25 kW Leistung, die ab dem 01.10.1988 errichtet wurden. Ab 01.11.1998 gilt für Heizkessel derselben Leistung ein Grenzwert von 11 %. Moderne Heizkessel weisen selten Abgasverluste von mehr als 7 bis 8 % auf.

Der Kessel hat einen Auskühlverlust sowie das Kesselwasser über Umgebungstemperatur angehoben ist. Der Auskühlverlust wird deshalb von der Betriebstemperatur, der Kesselkonstruktion, insbesondere der Baugröße, der geometrischen Form und der Qualität der Wärmedämmung bestimmt. Er fließt mit dem Abgasverlust in die Bestimmung des Wirkungsgrades und Nutzungsgrades ein. Auf den jährlichen Betriebszeitraum hochgerechnet, macht der Auskühlverlust neuer Heizkessel etwa 2 bis 4 % des Brennstoffverbrauchs aus, bei älterer Bauart dagegen bis zu 20 %.

In Zentralheizungsanlagen wird heute vorwiegend Heizöl oder Erdgas als Brennstoff verwendet. Daneben werden Fernwärme, Strom und Kohle sowie regenerative Energieträger (z. B. Solarenergie) eingesetzt.
Die Eigenschaften der Brennstoffe resultieren aus ihrer chemischen Zusammensetzung. Die wesentlichen Bestandteile der Brennstoffe Erdgas und Heizöl Kohlenstoff (C), Wasserstoff (H) und bei Heizöl zusätzlich noch in geringen Mengen Schwefel (S) werden bei der Verbrennung oxidiert, d.h. sie verbinden sich mit dem Luftsauerstoff (O) zu Kohlendioxid (CO2), Wasser (H2O) und bei Heizöl zusätzlich noch zu Schwefeldioxid (SO2). Bei dieser chemischen Reaktion wird Wärme frei, die etwa zur Hälfte unmittelbar von der Flamme an den Brennraum abgestrahlt wird. Die andere Hälfte ist in den heißen Verbrennungsgasen (Heizgasen) als fühlbare (sensible) Wärme gespeichert. Der hierbei in den Heizgasen enthaltene Wasserdampf stellt durch die gespeicherte Verdampfungswärme ein besonderes Energiepotential dar, das als latente Wärme bezeichnet wird. Während bei der Heizwert-Nutzung des Brennstoffes der im Heizgas enthaltene Wasserdampf nicht kondensiert und mit den Abgasen ungenutzt über den Schornstein abgeführt wird, kondensiert bei der Brennwert-Nutzung der Wasserdampf zumindest zum Teil. So entspricht die Differenz zwischen Brennwert und Heizwert eines Brennstoffes der Kondensationswärme des Wasserdampfes. Aufgrund der bei der Kondensation von Heizgasen aus Ölfeuerungen freiwerdenden Schwefelsäure (Schwefeldioxid im Abgas), den damit verbundenen Problemen bei der Wahl des Heizkesselwerkstoffes sowie dem geringeren Unterschied von Brennwert zu Heizwert findet die Brennwertnutzung heute fast ausschließlich bei Gasfeuerungen Anwendung.

Verschiedene Brennstoffe

Holz / Stückholz
Mit Brennholz oder Feuerholz wird Holz bezeichnet, das zum Heizen oder Kochen genutzt wird. Für den Hausgebrauch sind es in der Regel Holzscheite die zwischen 15 und 25 cm lang sind. Im Bereich von Holzofenpizza, oder Holzofenbrot, können auch Scheite mit einem Meter Länge zur Verwendung kommen.

Hackschnitzel
Hackschnitzel beziehungsweise Holzschnitzel oder Holzhackschnitzel (oder auch Hackgut) sind mit schneidenden Werkzeugen zerkleinertes Holz. Schredderholz dagegen wird durch Zerkleinerung von Holz mit stumpfen, zertrümmernden Werkzeugen erzeugt. Hackschnitzel dienen vor allem als Rohstoff für die holzverarbeitende Industrie sowie als biogener und erneuerbarer Brennstoff.

Pellets
Ein Pellet (englisch pellet ‚Bällchen‘, ‚Kügelchen‘ aus altfranzösisch pelote ‚Spieleball‘ und lateinisch pila ‚Spielball‘, ‚Knäuel‘, ‚Haufen‘ – daher auch Sprachverwandtschaft mit der Pille und dem Peloton) ist ein kleiner Körper aus verdichtetem Material in Kugel- oder Zylinderform. Meistens wird der Begriff im Plural gebraucht, da Pellets nicht einzeln, sondern als Schüttgut verwendet werden.

Flüssiggas
Flüssiggas wird anders als Erdgas nicht über Pipelines transportiert, sondern mit großen Seeschiffen, kleinen Binnenschiffen, Bahnkesselwagen und über Straßentankwagen zum Händler oder auch zum Endverbraucher mit seinem Flüssiggastank bzw. der Autogastankstelle. Durch den geringen Druck von Propan und Butan wird dieser flexible Transport von Flüssiggas möglich.

Erdgas
Erdgas ist ein brennbares, natürlich entstandenes Gasgemisch, das in unterirdischen Lagerstätten vorkommt. Es tritt häufig zusammen mit Erdöl auf, da es auf ähnliche Weise entsteht. Erdgas besteht hauptsächlich aus hochentzündlichem Methan, die genaue Zusammensetzung ist aber abhängig von der Lagerstätte.

Heizöl
Heizöl ist ein flüssiger Brennstoff. Als Mitteldestillat des Erdöls wird es aus Gasöl hergestellt. Heizöl ist ein „gängiger“ Brennstoff für Wärmegewinnung.

Der Brennwert bezeichnet die bei vollständiger Verbrennung eines Brennstoffes, z. B. Erdgas oder Heizöl freiwerdende Energie einschließlich der im Wasserdampf gespeicherten Kondensationswärme. Bei Brennwertkesseln wird der in den Heizgasen enthaltene Wasserdampf im Unterschied zur Heizwert-Nutzung des Brennstoffes vollständig oder teilweise kondensiert und damit als Heizwärme genutzt. Mit Heizgas bezeichnet man die zur Heizwassererwärmung genutzten gasförmigen Verbrennungsprodukte. Sie werden mit Temperaturen nur wenig oberhalb der Heizwasserrücklauftemperatur (ca. 25 bis 60°C) in den Schornstein abgeführt. Der Abgasverlust ist damit deutlich geringer als beim Heizwert-Betrieb.

Ein Blockheizkraftwerk (BHKW) ist eine Modular aufgebaute Anlage zur Erzeugung von elektrischem Strom und Wärme, die vorzugsweise am Ort des Wärmeverbrauchs betrieben wird, bzw. Nutzwärme in ein Nahwärmenetz einspeist. Sie setzt dazu das Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung ein. Der höhere Gesamtnutzungsgrad gegenüber der herkömmlichen Kombination von lokaler Heizung und zentralem Großkraftwerk resultiert aus der Nutzung der Abwärme der Stromerzeugung direkt am Ort der Entstehung. Der Wirkungsgrad der Stromerzeugung liegt dabei, abhängig von der Anlagengröße, zwischen etwa 25 und 50 %. Durch die ortsnahe Nutzung der Abwärme wird die eingesetzte Primärenergie aber zu 80 bis über 90 % genutzt. Blockheizkraftwerke können so bis zu 40 % Primärenergie einsparen.

Der Brennwert-Heizkessel arbeitet wie auch der Niedertemperatur-Heizkessel mit gleitender Betriebstemperatur, wobei die Kondensation des im Heizgas enthaltenen Wasserdampfes nicht unterbunden, sondern bewusst gefördert wird. Es wird damit nicht nur die sensible (fühlbare), sondern auch die latente (im Wasserdampf gebundene) Energie des Brennstoffes zur Heizwassererwärmung im Kessel genutzt. Die Höhe dieses Anteils ist abhängig vom Brennstoff und macht für Heizöl ca. 6 % und für Erdgas fast 11 % der im Brennstoff enthaltenen Wärmeenergie aus. Wieviel letztendlich wirklich durch Kondensation an latenter Wärme gewonnen wird, hängt von den tatsächlich herrschenden Betriebsbedingungen und damit zu einem großen Teil von den Betriebstemperaturen ab. Zeigt der Niedertemperatur-Heizkessel am durchschnittlichen Arbeitspunkt einen Nutzungsgrad von ca. 92 %, so erreichen Brennwert-Heizkessel mit der Heizkurve 75/60°C ca. 105 % und mit der Heizkurve 40/30°C bis 109 %. Die Technik des Brennwert-Heizkessels ist vor allem auf niedrige Abgastemperaturen (möglichst unter 55°C) und die damit verbundene hohe Kondensatausbeute ausgerichtet. Dem Abgasverlust von 7 bis 8 % (sensibel) plus 11 % (latent) des Niedertemperatur-Heizkessels stehen nur noch 2 bis 5 % des Brennwertkessels gegenüber.

Bezeichnung von Verbrennungsprodukten, die mit den Abgasen über das Abgassystem bzw. den Schornstein in die Atmosphäre gelangen und dort entweder unmittelbar oder über längere Zeiträume wirksam sind. Unterschieden werden vermeidbare und zwangsläufige Verbrennungsprodukte. Als zwangsläufige Verbrennungsprodukte bezeichnet man hierbei die bei dem Verbrennungsprozess entstehenden Verbindungen der in den Brennstoffen Heizöl und Gas enthaltenen Hauptbestandteile, Kohlenstoff (C) und Wasserstoff (H) mit dem Luftsauerstoff (O). Die Menge dieser so entstandenen Reaktionsprodukte Kohlendioxid und (CO2) Wasserdampf (H2O) ist jeweils abhängig von der Brennstoffart und der Anteile von Kohlenstoff und Wasserstoff.
CO2 ist in großen Mengen im Wasser der Weltmeere gelöst und als Spurengas in der Atmosphäre nachweisbar, wo es als sog. „Treibhausgas“ wirkt und die kurzwellige Sonnenstrahlung ungehindert die irdische Lufthülle passieren lässt, was zu einer Erwärmung der Erdoberfläche führt. Die hieraus resultierende langwellige Wärmestrahlung wird von der Erde in den Weltraum abgestrahlt, jedoch teilweise auch vom CO2 und vom Wasserdampf absorbiert und in eine Eigenerwärmung und damit in einen Temperaturanstieg der Atmosphäre umgesetzt. Der so den Treibhaus-Effekt verstärkende CO2-Ausstoß entsteht jedoch zwangsläufig bei einer Verbrennung und kann nur durch einen reduzierten Brennstoffverbrauch herabgesetzt werden. Als vermeidbare Verbrennungsprodukte bezeichnet man z. B. Ruß, Kohlenmonoxide (CO) und Stickoxide (NOx). Sie entstehen aufgrund bestimmter Verbrennungsbedingungen und sind damit beeinflussbar. Während Ruß als fast reiner Kohlenstoff und CO aufgrund unvollständiger Verbrennung des Kohlenstoffs entstehen, können Stickoxide in verschiedenen Verbindungen auftreten. Das „x“ steht hierbei für die Verbindungen NO, NO2 und N2O. Stickoxide durchlaufen in der Atmosphäre verschiedene Umwandlungen und wirken als „saurer Regen“ umweltschädigend. Hohe Verbrennungstemperaturen oberhalb 1200°C begünstigen ihr Entstehen.

Die Heizleistung ist eine Funktion der Temperaturdifferenz zwischen Innen- und Außentemperatur. Da die Innentemperatur auf einen konstanten Wert gehalten werden soll, bestimmt allein die Außentemperatur den Heizleistungsbedarf. Für die Planung des Heizsystems, vor allem für die Dimensionierung des Heizkessels und der Heizflächen ist der Bedarf am kältesten Tag wichtig. Dieser liegt als 2-Tage-Mittelwert bei -12 bis -15°C. Der Zusammenhang zwischen Heizleistung und Außentemperatur ist linear, der Maximalwert der Heizleistung (Norm-Wärmebedarf) wird nach DIN 4701 berechnet bzw. bei Altbauten entsprechend der Bausubstanz abgeschätzt.
Die Kesselleistung sollte mindestens der erforderlichen maximalen Heizleistung entsprechen, wobei moderne Niedertemperatur- und Brennwert-Heizkessel auch ohne Einbuße ihrer Wirtschaftlichkeit leistungsgrößer gewählt werden können. Dies vor allem vor dem Hintergrund einer komfortablen Warmwasserbereitung, was aufgrund der niedrigen Wärmeverluste hochwärmegedämmter Gebäude für die Auswahl der Kesselgröße zumindest im Ein-und Zweifamilienhausbereich das heute ausschlaggebende Kriterium ist.

Der Bereich Heizung ist ein sehr weites Feld. Um Heizung zu verstehen, müssen wir diese erst einmal in zwei große Gruppen unterteilen:

Heizanlage
Die Heizanlage ist das technische Element, das die Wärme erzeugt/einfängt. Klassisch steht diese im Keller und wird mit Öl oder Gas betrieben. Alternative Brennstoffe sind heute Holz, Hackschnitzel oder Pellets. Bei gasbetriebenen Heizanlagen kann diese auch im Dachspitz untergebracht werden. Mit Solaranlagen oder Wärmepumpen wird im streng genommenen Sinne keine Wärme „erzeugt“, diese wird nur „eingefangen“. D. h. Die Sonnenwärme wird in den Kollektoren in warmes Wasser umgesetzt und dann für Heizung oder Brauchwasser verwendet. Das gleiche gilt für Wärmepumpen. Bei den Heizanlagen selbst unterscheidet man zwischen klassischen Heizanlagen und regenerativen Heizanlagen. Heizanlagen können sein: (kein Anspruch auf Vollständigkeit)

• Ölheizung
• Gasheizung
• Flüssiggasheizung
• Holzheizung
• Pelletsheizung
• Kaminofen
• Solarheizung
• Wärmepumpen
• Blockheizkraftwerk (BHKW)

Heiztechnik
Die Heiztechnik ist dann für die Verteilung der Wärme und für die Abgabe der Wärme im Haus/Gebäude verantwortlich. Die Wärme kann über klassische Heizkörper, über nicht sichtbare Wandheizkörper oder über eine Fußbodenheizung abgegeben werden. Woher die Wärme kommt ist an der Abgabestelle dann egal. Dass es diverse Beziehungen zwischen Heizanlage und Abgabestelle gibt, liegt in der Tatsache, dass diverse Heizanlagen weniger hohe Vorlauftemperaturen erzeugen, und diverse Abgabestellen mit geringerer Vorlauftemperatur auskommen. Bei den Abgabestellen gibt es: (kein Anspruch auf Vollständigkeit)

Heizkörper

• Bad- Handtuchhalterheizkörper
• Funktionsheizkörper (z.B. Geländer im Treppenhaus)
• Wandheizkpörper
• Fußbodenheizung
• Belüftung, Aircondition

Ölheizung
Ölheizung, die klassische Heizmethode wenn man keine Gasleitung hat und Komfort wünscht. Eine Alternative ist Flüssiggas.

Gasheizung
Gasheizung, vergleichbar klassisch wie die Ölheizung. Wenn ein Gas-Leitungsnetz vorhanden ist, (Städte, größere Orte) hat die Gasheizung den Vorteil, dass man keine Tanks braucht. Es gibt damit keine Tankphase und Geruchsbelästigung. Gibt es kein Leitungsnetz, dann ist Flüssiggas eine Alternative.

Brenner
Brenner, Zweistoffbrenner. Können als Öl- oder Gasbrenner eingesetzt werden. Millionenfach verbaut, einfach rubust und pflegeleicht.

Öl – Tankanlagen
Tankanlagen, Öl-Tanks, Gas-Tank, Pellet-Bunker, Hackschnitzel-Bunker. Außer bei Stadtgas/Erdgas benötigen Sie eine Bevorratung von Brennmaterial. Dieser Raum muss dem zu sichernden Material entsprechend ausgestattet sein.

Pelletsheizung
Pelletsheizung, die regenerative Alternative zu Öl und Gas. CO2 neutral. Von einem Pelletsfahrer vernommen: „Pellets ist flüssiges Holz“. Platzt der Schlauch, brauche ich eine Besen. Platzt der Schlauch beim Öl, brauche ich Feuerwehr, Polizei….

Holzheizung
Holzheizung, auch Stückholzheizung genannt. Wie die Pelletsheizung CO2 neutral. Im Vergleich zur Pelletsheizung ist die Holzheizung aufwendiger zu bedienen. Das Holz muss von Hand in den Ofen verbracht werden.

Kaminofen
Kaminofen, Heizung und Wohlbehagen vereint. Das Ganze auch noch CO2 neutral. Der Kaminofen wird gerne im Wohnbereich eingesetzt. Klar, er verlangt ein gewisses Maß an Aufmerksamkeit. Aber gerade in Herbst und Frühjahr, kann damit mit wenig Aufwand die fehlende Wärme am Abend hergestellt werden.

Solartechnik
Die Sonne ist der optimale Energielieferant: unerschöpflich, abgasfrei und obendrein auch noch kostenlos. Jeder einzelne dieser Faktoren würde allein schon genügen, die Solarenergie zu favorisieren.
Das wichtigste Bauteil jeder thermischen Solaranlage ist der Sonnenkollektor. Er fängt die von der Sonne kommende Strahlung auf und wandelt sie in nutzbare Wärme um. Sonnenkollektoren gibt es in unterschiedlichen Bauformen für jeden Anspruch und für die verschiedensten Anbringungsorte.

Wärmepumpen
Wärmepumpen, heizen mit der Wärme aus dem Boden. Die Erdwärme wird aus dem Boden in das Heizsystem des Hauses gepumpt.

Ein Niedrigenergiehaus weist einen Jahresheizwärmebedarf von weniger als 70 Kilowattstunden pro Quadratmeter und Jahr auf. Der Heizwärmebedarf liegt etwa 30 Prozent unter den von der Wärmeschutzverordnung von 1995 geforderten Werten. Erreicht wird dies durch verschiedene Maßnahmen, wie z. B. Reduzierung der Außenflächen durch eine kompakte Bauweise, guter Wärmeschutz der Außenbauteile, Nutzung der passiven Sonnenenergie durch Wärmeschutzverglasung oder Wintergärten, ein dem Gebäude angepaßtes Heizsystem.

Im Gegensatz zum Wirkungsgrad, der das momentane Verhältnis von Nutzen und Aufwand beschreibt, gibt der Nutzungsgrad dieses Verhältnis über einen bestimmten Zeitraum hinweg an. Für die energetische Bewertung eines Heizkessels ist z. B. der Jahresnutzungsgrad die entscheidende Größe. Der Nutzungsgrad wird gebildet aus dem Verhältnis Nutzen, d. h. der an das Heizwasser im Kessel übertragenen Wärme, zum dazugehörigen Aufwand (der dem Heizkessel mit dem Brennstoff zugeführten Wärme) jeweils mit den entsprechenden Wirkzeiten multipliziert. Die zugeführte Energie wird auf den Heizwert des Brennstoffes bezogen, so dass bei Brennwertkesseln, in denen die Kondensationswärme des Wasserdampfes zur Heizwassererwärmung ausgenutzt wird, Nutzungsgrade über 100% erzielt werden. Ausschlaggebend für den Jahres-Brennstoffverbrauch ist der Nutzungsgrad am typischen Arbeitspunkt der Heizanlage, der etwa bei +2°C liegt. Brennerlaufzeit und Stillstandszeit sind hier etwa gleich lang.

Bezeichnung der regeltechnischen Ausrüstung eines Heizkessels, die im wesentlichen aus zwei Funktionsgruppen besteht. Während eine Gruppe die kesseltechnischen Vorgänge steuert und überwacht, ist eine zweite Funktionsgruppe zuständig für die betriebstechnischen Vorgänge. Die Steuerung der kesseltechnischen Vorgänge umfasst z. B. die Steuerung des Brenners oder das Abschalten der Feuerung bei unzulässigen Betriebszuständen und dient damit zur Sicherstellung eines ordnungsgemäßen Betriebes des Heizkessels. Die für die betriebstechnischen Vorgänge zuständige Funktionseinheit sorgt mit einem automatischen und programmgesteuerten Betrieb für die bedarfsgerechte Wärmebereitstellung. Eine Anpassung an verschiedene Anlagenkonfigurationen (z. B. Beheizung mehrerer Wohnbereiche mit mehreren Heizkreisen) erfolgt durch die Wahl der entsprechenden Reglervariante, wobei bestimmte Grundfunktionen jeweils identisch sind (z. B. Uhrensteuerung oder Frostschutzfunktion). Durch die Wahl des Regelsystems wird die Benutzerfreundlichkeit und Wirtschaftlichkeit der Heizanlage festgelegt, so dass diese Entscheidung die Güte des gesamten Heizsystems entscheidend mitbestimmt.

Bezeichnung der Temperatur, ab der die Kondensation des im Abgas enthaltenen Wasserdampfes beginnt. Der Taupunkt ist je nach chemischer Zusammensetzung von Brennstoff zu Brennstoff verschieden. Eine weitere Einflussgröße ist der Verbrennungs-Luft-Überschuss.

Bezeichnung von herstellerseitig perfekt aufeinander abgestimmten Kombinationen von Regelsystem, Heizkessel und Brenner. Die Elemente sind auf eine gemeinsame Verwendung hin konstruiert und ermöglichen damit einen umweltfreundlichen und kostensparenden Betrieb. Weiterhin ermöglichen bereits vorgefertigte Verbindungsteile eine schnelle und problemlose Montage, die Abstimmung der Komponenten im betriebswarmen Zustand ab Werk erspart aufwendige Einstellarbeiten auf der Baustelle. Eine Unit mit zugehöriger Warmwasserbereitung wird auch als Wärmezentrale bezeichnet.

Warmes Wasser ist heute ein fester Bestandteil des Wärmekomforts. Der Anteil am Brennstoffverbrauch beträgt etwa 10 bis 20 %, wobei aufgrund der verbesserten Wärmedämmung der Gebäude eine Erhöhung dieses Warmwasser-Anteils auf etwa 20 bis 40 % zu erwarten ist. Trotz der Vielzahl der verschiedenen gerätetechnischen Varianten sollte die Wassererwärmung in jedem Fall dem modernen Heizkessel zugeordnet werden, da hierdurch die Voraussetzung für wirtschaftlichen und komfortablen Betrieb durch Nutzung der hochentwickelten Regeltechnik gegeben sind. Warmwasserkomfort bedeutet hierbei jederzeitige Verfügbarkeit des Warmwassers in gewünschter Temperatur und ausreichender Menge bei bedarfsgerechter Entnahmedauer an jeder Zapfstelle. Die Anforderungen an das Warmwassersystem werden in erster Linie von der Art und der Anzahl der Warmwasserentnahmestellen (z. B. Waschtisch, Dusche, Badewanne) und deren Nutzung und weniger von der Anzahl der Personen bestimmt. Hinsichtlich des Konstruktionsprinzips werden Durchfluss-Wassererwärmer und die Bevorratung des Wassers in Warmwasser-Speichern voneinander unterschieden. Während reine Durchlauferwärmer, bei denen das Wasser während der Entnahme erwärmt wird, nur einen begrenzten Warmwasserkomfort bieten, stellen bereits Kleinspeicher mit einem Volumen von 25 Liter Wasserinhalt eine wesentliche Verbesserung dar. Zur Abdeckung des normalen Warmwasserbedarfs eines Einfamilienhauses stellt ein Warmwasser-Speicher ab einem Speichervolumen von 80 Litern eine befriedigende Lösung dar, im Zweifamilienhaus sollte ein Speichervolumen von mindestens 150 Litern gewählt werden, komfortable Lösungen sind hier Warmwasser-Speicher mit einem Speichervolumen von 200 bis 300 Litern. Sorgfältig aufeinander abgestimmte Heizkessel-/ Warmwasser-Speicher- Kombinationen weisen hohe Leistungsfähigkeit bei vernachlässigbaren Verlusten auf.