Kostenfunktionsserver
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Anlagen zur KWK

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Anlagen zur Wärme­erzeugung

 
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Wärmepumpen

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Pumpen

Anlagen und Module der Wärmeerzeugung

Raumheiz- und Prozesswärme hatten im Jahre 2001 einen Anteil von 58,7 % am gesamten Endenergieverbrauch, der nach [1] in Deutschland 9472 PJ betrug. Dabei entfielen 33,9 % auf die Raumheiz- sowie 24,8 % auf die Prozesswärme. Abnehmer dieser Wärmearten waren die Industrie, der Haushaltsbereich sowie Kleinverbraucher. Diese Wärme wird zum großen Teil im Haushalts- und Industriebereich durch den Einsatz von Heiz-, Heißwasser- und Dampfkesseln bereitgestellt, sodass diese Komponenten einen wichtigen Bestandteil energietechnischer Anlagen darstellen und somit die Bedeutung der wirtschaftlichen Beschreibung dieser Komponenten mit Hilfe von Kostenfunktionen deutlich wird.

Kesselanlagen werden zur Bereitstellung von Heißwasser und Dampf sowie zur Aufheizung von Thermoölen verwendet. Im Bereich der Gebäudebeheizung und Warmwasserbereitstellung kommen in der Regel kleinere Durchlauf- und Wasserraumkessel zum Einsatz, die üblicherweise mit fossilen Brennstoffen beheizt werden. Für die Wärmeversorgung größerer Gebäudekomplexe, wie z.B. Krankenhäuser, Schulen, Verwaltungsgebäude etc., oder die Wärme- und Prozessdampfversorgung verfahrenstechnischer Prozesse werden Heißwasser-, Sattdampf- oder Heißdampfströme höheren Druckes benötigt, die im Wesentlichen mit Großwasserraum- oder Wasserrohrkesseln erzeugt werden. Eine spezielle Anwendung von Kesseln stellt die Erhitzung von Thermoölen dar. Diese erlauben bei moderaten Betriebsüberdrücken hohe Temperaturen des Wärmeträgers bei gleichzeitiger Beibehaltung seines flüssigen Zustandes.

Im Kostenfunktionsserver werden Kessel in Heiz-, Heißwasser-, Dampf- und Thermoölkessel eingeteilt.

Heizkessel dienen im Wesentlichen zur Warmwasserbereitstellung für die Raum­heizung und Brauchwasserversorgung. Kleinkessel (unter 100 kW Nenn­wärme­leistung) finden hauptsächlich ihre Anwendung bei der Beheizung kleiner und mittlerer Gebäude, wie z.B. Ein- und kleine Mehrfamilienhäuser.

Hinsichtlich der Bauart sind sie in der Regel Durchlaufkessel mit einem Rauchgaszug. Diese Kessel fielen bisher unter die Heizungsanlagen-Verordnung, die ab Februar 2002 in die Energieeinsparverordnung übergegangen ist.

Zur Beheizung großer Wohn- und Verwaltungsgebäude (Nennwärmeleistung von 100 kW bis ca. 1.500 kW) werden Heizkessel verwendet, die schon zu den Wasserraumkesseln zu zählen sind, bei denen das Rauchgas in bis zu drei Zügen geführt werden kann. Sie sind durch die maximale Vorlauftemperatur von 120 °C gekennzeichnet.

Heißwasserkessel (Nennwärmeleistung ab ca. 500 kW), die in der Regel in einem höheren Lei­stungsbereich angesiedelt sind als die vorab genannten Heizkessel und zu den Großwasserraumkesseln zählen, stellen Heißwasser bei hohen Tem­peraturen und Drücken zur Verfügung, welches zur Wärmeversorgung großer Gebäudekomplexe, wie z.B. Schulen, oder für Produktionsprozesse genutzt wird. Bei diesen Kesseln wird zwischen Niederdruck- und Hochdruck-Heißwassererzeugern unterschieden. Wie anhand der gegebenen Leistungsbereiche ersichtlich ist, ist der Übergang zwischen Heiz- und Heißwasserkessel fließend.

Dampferzeuger erzeugen als Großwasserraumkessel Pro­zessdampf, der z.B. in vielen Bereichen der Prozesstechnik benötigt wird, wobei dieser in Abhängigkeit vom Verwendungszweck entweder gesättigt oder überhitzt bereitgestellt werden kann.

Im Hinblick auf die Verwendung der Kessel in kleinen und mittelständischen Unternehmen (KMU) werden im Rahmen des Kostenfunktionsservers nur Daten für den Nennleistungsbereich zwischen 100 kW und ca. 26 MW be­trachtet. Kessel mit Leistungen kleiner 100 kW werden hauptsächlich zur Bereitstel­lung von Raumwärme und Warmwasser in kleinen Wohngebäuden des privaten Bereichs eingesetzt und sollen deshalb nicht weiter verfolgt werden. Großkessel im Leistungsbereich größer 28 MW kommen vorzugsweise in großen Anla­gen der chemischen Industrie sowie in Kraftwerken zum Einsatz. Dabei handelt es sich häufig um Wasserrohrkessel zur Dampferzeu­gung, die hohe Betriebsüberdrücke bei der Bereitstellung großer Dampfleistungen erlauben. Diese werden im Rahmen dieser Untersuchung ausgeklammert, da sie einerseits selten in KMU verwendet werden. Darüber hinaus ist die Kostenerfassung für diesen Kesseltyp schwierig und nicht allgemeingültig darstellbar, da jeder Wasserrohrkessel quasi eine Sonderanfertigung darstellt, die auf den jeweiligen Einsatz – insbesondere den Brennstoff betreffend - ausgerichtet ist.

Hinsichtlich der Kesselfeuerung werden im Rahmen dieser Untersuchung nur Brenner für Leichtöl, Erdgas und Leichtöl/Erdgas (im weiteren Verlauf als Kombibrenner bezeichnet) berücksichtigt. Schweröl ist seit 1986 für Feuerungsleistungen < 5 MW durch die TA-Luft verboten und wurde ferner im größeren Leistungsbereich fast vollständig durch leichtes Heizöl verdrängt. Feststofffeuerungen stellen in dem hier betrachteten Leistungsbereich Spezialanwendungen mit einem begrenztem Anwendungsbereich im Bereich der KMU dar. Aufgrund des komplexeren technischen Aufbaus der Feuerungen sind feststoffbefeuerte Kessel, die sowohl vom Typ Großwasserraum- als auch Wasserrohrkessel sein können, grundsätzlich teurer als vergleichbare gas- und ölgefeuerte Kessel. Kostenfunktionen für feststoffbefeuerte Kessel können in [2] gefunden werden.

Literatur

[1] Energieverbrauch in Deutschland 2001, VDEW Materialien, VDEW, Frankfurt am Main, 2002
[2] Reichert, J.; Eichhammer, W.: Dampf- und Heißwassererzeuger. IKARUSBericht 8-09, Teilprojekt 8 „Querschnittstechniken“, Fraunhofer-Institut für Systemtechnik und Innovationsforschung, Karlsruhe, 1997.