Auslegung einer Scheitholzheizung

Grundsätzlich arbeiten alle Heizungen nach dem gleichen Prinzip. In einem Heizkessel wird das Wasser erwärmt und über ein Rohrsystem an die Verbraucher im Haus verteilt. Bei Holzheizungen und speziell bei den Scheitholzheizungen sind aber einige Besonderheiten  zu beachten.

Anders als Gas- und Ölheizungen laufen Scheitholzheizungen nicht kontinuierlich 24 Stunden am Tag mit voller Leistung. Für die Auslegung einer Scheitholzheizung kann also nicht die Nennwärmeleistung des Kessels herangezogen werden. Entscheidend ist vielmehr die Nutzwärmemenge, die pro Kesselfüllung gewonnen werden kann.

Als Basis für die Auslegung einer Anlage dient der Gesamtwärmebedarf eines Gebäudes. Der Gesamtwärmebedarf setzt sich aus dem Norm-Wärmebedarf des Gebäudes inklusive des Brauchwasser - Wärmebedarfs zusammen. Die Kombination Scheitholzkessel und Pufferspeicher muss in der Lage sein diesen Gesamtwärmebedarf des Gebäudes bereistellen zu können.

Als weitere Basis für die Auslegung der Anlage spielt die Anzahl der Füllungen pro Tag eine entscheidende Rolle. In der Regel geht man von 3 - 5 Kesselfüllungen aus. Eine Verringerung der Befüllungsvorgänge erhöht zwar den Komfort, verteuert aber die Anlage, weil ein grösserer Kessel und ein grösserer Pufferspeicher notwendig werden.

Entscheidenden Einfluss auf die Auswahl der Kesselgrösse hat auch die Holzart, die hauptsächlich zum Befeuern der Anlage verwendet werden soll. Sie bestimmt die Nutzwärmemenge die pro Kesselfüllung gewonnen werden kann und hat damit auch einen Einfluss auf die Kesselgrösse.

Aus dem Gesamtwärmebedarf und der Anzahl der Kesselfüllungen ergibt sich die minimale Nutzwärmeabgabe pro Kesselfüllung. Die Grösse des Kessels lässt sich nun über das verwendete Brennholz bestimmen.

Kleine Beispielrechnung

Als Basis dienen zwei Gebäude mit unterschiedlichem Wärmebedarf und jeweils einem 4 Personenhaushalt mit einem Wärmebedarf von 9 kWh.

  •     Niedrigenergiehaus mit einem Wärmebedarf von 10 kW
  •     Älteres Gebäude mit einem Wärmebedarf von 30 kW


In beiden Gebäuden greift eine automatische Nachtabsenkung, die den Wärmebedarf des Gebäudes in der Zeit von 22.00 bis 06.00 Uhr um die Hälfte reduziert. Daraus ergibt sich für:

  •     Niedrigenergiehaus hat einen Bedarf von 200 kWh
  •     Älteres Gebäude hat einen Bedarf von 600 kWh


Addiert man schliesslich noch den Wärmebedarf von 9 kWh für das Warmwasser, ergibt sich ein Gesamtwärmebedarf von:

  •     Niedrigenergiehaus von 209 kWh
  •     Älteres Gebäude von 609 kWh


Aus einer kleinen Tabelle kann man in Abhängigkeit der Füllungen die Nutzwärmemenge, die der Kessel pro Füllung bereitstellen muss, ablesen.

Füllungen der Heizung

Füllungen pro Tag Niedrigenergiehaus älteres Haus
2 140,5 kWh/Füllung 304,5 kWh/Füllung
3 69,7 kWh/Füllung 203 kWh/Füllung
4 52,25 kWh/Füllung 152,25 kWh/Füllung
5 41,2 kWh/Füllung 121,8 kWh/Füllung
6 34 kWh/Füllung 105,5 kWh/Füllung

Wärmeabgabe pro Kesselfüllung

Füllungen pro Tag Niedrigenergiehaus älteres Haus
2 140,5 kWh/Füllung 304,5 kWh/Füllung
3 69,7 kWh/Füllung 203 kWh/Füllung
4 52,25 kWh/Füllung 152,25 kWh/Füllung
5 41,2 kWh/Füllung 121,8 kWh/Füllung
6 34 kWh/Füllung 105,5 kWh/Füllung

Vergleich verschiedener Energieträger

Holzart Heiwert je kg Heizwert je Rm Heizöl/Rm Energiedichte Gewicht/Rm
Buche 4,2 kWh 2100 kWh 210 l 2,1 kWh/dm³ 500 kg
Fichte 4,5 kWh 1600 kWh 160 l 1,60 kWh/dm³ 350 kg
Holzpellets 5,0 kWh 3250 kWh 325 l 3,25 kWh/dm³ 650 kg

Holzsorten

Je nach verwendeter Holzsorte ergeben sich laut Tabelle verschiedene Kesseltypen. Möchte man beim Niedrigenergiehaus höchstens 4 Füllungen nutzen, kommt bei Verwendung von Buchenholz Kesseltyp A in Frage. Ist als Brennstoff Fichte vorgesehen, kommt nur der Kesseltyp B in Frage. Sollen nur Bretter/Mischholz verwendet werden, ist gar der Kesseltyp C vorgesehen.

Jetzt haben wir die Kesselleistung bestimmt, wie sieht es aber mit dem Pufferspeicher aus?

Auslegung Pufferspeicher

Für die Bemessung eines Speichers gibt es vom Gesetzgeber eine Vorgabe von mindestens 25 Liter/kW. In der Praxis hat sich diese Vorgabe aber wenig bewährt. Die Pufferspeicher werden meistens wesentlich grösser dimensioniert. Als geeignet haben sich Puffergrössen zwischen 40 und 75 Liter/kW erwiesen.

Für die Auslegung eines Pufferspeichers sind die Extremsituationen massgebend. Diese werden durch einen kalten Wintertag und einen heissen Sommertag definiert.

An einem kalten Wintertag muss der Puffers in der Lage sein über die Nachtabsenkung  hinweg ausreichend Wärme zur Verfügung zu stellen. Bei einer nutzbaren Temperaturdifferenz von 40 C° ergibt sich ein Energievolumen von 46 kWh pro 1000 Liter Speichervolumen.

Haustyp

Haustyp Kesseltyp ( Heizmaterial Buche ) Wärmebedarf pro Nacht Puffervolumen
Niedrigenergiehaus Kesseltyp A 40 kWH 870 Liter
Älteres Haus Kesseltyp C 125 kWh 2717 Liter

Aufnahme der gesamten Wärmeenergie durch den Puffer

An einem warmen Sommertag wird i.d.R. über den grossen Wärmeabnehmer Heizung keine Energie aus dem Pufferspeicher abgenommen. Nur für das warme Brauchwasser wird dem Pufferspeicher Wärme entzogen. Der Wärmeentzug für das Brauchwasser ist aber so gering, dass sie für die weitere Betrachtung vernachlässigbar ist.

Der Pufferspeicher muss also die gesamte Wärmeenergie einer vollen Kesselfüllung bei einer Temperaturdifferenz von 40 C° speichern können.

Kesseltyp

Kesseltyp Energiegehalt pro Füllung (Buche) mindest Puffervolumen Empfehlung Puffervolumen
A 58 kWh 870 Liter 1000 Liter
B 90 kWh 1350 Liter 2x750 = 1500 Liter
C 122 kWh 1820 Liter 3x750 = 2250 Liter
D 169 kWh 2535 Liter 3x1000 = 3000 Liter

Dimensionierung Pufferspeicher

Der Pufferspeicher kann durchaus noch etwas grösser dimensioniert werden. Durchgesetzt haben sich Puffervolumen von 55 - 75 Liter pro Kilowatt Kesselleistung. Achten muss man aber auf die Aufteilung der verschiedenen Puffervolumen. Werden die Teilvolumen zu gross gewählt, kann eventuell kein ausreichend hohes Temperaturniveau zur Verfügung gestellt werden.