Im Wohnungsbau hat sich in den letzen Jahrzehnten ein Wandel vollzogen. Durch verschärfte Anforderungen an den baulichen Wärmeschutz wurde der Wärmebedarf von Wohngebäuden stark reduziert, was dazu führte, das Wärmeerzeuger und Heizungsanlagen immer kleiner ausgelegt werden können. So haben z.B. Niedrigenergiehäuser einen Wärmebedarf von etwa 5 kW.
Dem gegenüber stehen herkömmliche Öldruckzerstäubungsbrenner mit einer unteren Leistungsgrenze von etwa 15 kW. Kleinere Leistungen, und damit verbundene geringere Brennstoffmassenströme, lassen sich aufgrund der Beschaffenheit gängiger Öldüsen nicht realisieren.
Diese Problematik hat zu Anstrengungen in Forschung und Entwicklung geführt, sich mit dem Thema kleiner Ölfeuerungen zu beschäftigen.
Inzwischen sind einige Ölbrenner kleiner Leistung am Markt zu finden. Diese Brenner werden in den folgenden Kapiteln vorgestellt, und anschließend kritisch betrachtet.
Des Weiteren sollen aktuelle Forschungsprojekte zu diesem Thema vorgestellt werden.
Inhaltsverzeichnis
Aufgabenstellung
1. Einleitung
2. Zerstäubungsbrenner
2.1 Druckzerstäuber
2.1.1 Öldruckzerstäuberdüsen
2.1.1.1 Zerstäubungsverfahren
2.1.1.2 Rücklaufgeregelte Ölzerstäuberdüsen (Rücklaufdüsen)
2.1.1.3 Charakteristik der Düse
2.1.2 Flammenarten und Mischsysteme
2.1.2.1 Gelbbrenner
2.1.2.2 Blaubrenner
2.1.3 Betriebsweise
2.1.3.1 Ölzuführung
2.1.3.2 Verbrennungsluftzuführung
2.1.4 Emissionen und elektrische Leistungsaufnahme
2.2 Druckluftzerstäuber
2.2.1 Verbrennungsablauf
2.2.2 Luftdruckzerstäuberdüse
2.2.3 Betriebsweise, Emissionen und elektrische Leistungsaufnahme
3. Verdampfungsbrenner
3.1 Verbrennungsablauf
3.2 Betriebsweise
3.3 Emissionen
3.4 Elektrische Leistungsaufnahme
3.5 Ablagerungen
3.6 Sonstiges
4. Oberflächenbrenner
4.1 Verbrennungsablauf
4.2 Betriebsweise
4.3 Emissionen
4.4 Elektrische Leistungsaufnahme
4.5 Ablagerungen
5. Kritische Betrachtung
5.1 Emissionen
5.1.1 Allgemein
5.1.2 Startemissionen
5.2 Leistungsaufnahme
5.3 Betriebsweise
5.4 Warmwasserbereitung
6. Forschung und Entwicklung
6.1 Gemischbildung und Verdampfung mittels „Kalter Flammen“
6.2 Porenbrenner
6.2.1 Öl-Porenbrennertechnik
6.2.2 Materialien
6.2.3 Porenbrenner mit „Kalte Flammen Verdampfung“
6.2.3.1 Entwicklungsstufe 1
6.2.3.2 EU Projekt Bioflam / Entwicklungsstufe 2
6.3 Strahlungsbrenner
6.3.1 Aufbau des Brenners
6.3.2 Verbrennungsablauf
6.3.3 Emissionen
6.4 Vorverdampfungsbrenner
6.4.1 Brenneraufbau
6.4.2 Luftführung
6.4.3 Verbrennungsablauf
6.4.4 Emissionen
6.5 Rotationsverdampfer (Rohrverdampfer)
6.6 Ultraschallzerstäuber
7. Fazit
7.1 Ölbrenner am Markt
7.2 Forschung und Entwicklung
8. Quellennachweis
Zielsetzung & Themen
Die Arbeit untersucht den aktuellen Stand der Entwicklung bei Ölfeuerungsanlagen mit geringer Leistung unter 15 kW, um Lösungen für den reduzierten Wärmebedarf moderner Gebäude zu finden. Die Forschungsfrage fokussiert sich darauf, wie technisch kleine Brennstoffmassenströme realisiert werden können, um eine effiziente und schadstoffarme Verbrennung sicherzustellen.
- Vergleich verschiedener Brennertypen für den Kleinleistungsbereich (Druckzerstäuber, Verdampfungsbrenner, Porenbrenner, etc.).
- Analyse technischer Lösungsansätze zur Emissionsminderung und Leistungsmodulation.
- Untersuchung des Betriebsverhaltens und der Leistungsaufnahme im Kontext der Starthäufigkeit.
- Diskussion der Eignung aktueller Brennertechnologien für moderne Neubauten versus Bestandsbauten.
Auszug aus dem Buch
2.1.1.1 Zerstäubungsverfahren
Das von der Ölpumpe mit einem Druck beaufschlagte Öl wird in die Düse geführt, und fließt durch die Tangentialschlitze zur Drallkammer (Wirbelkammer) (Bild 3). Bei dem Eintritt des Öles in die Drallkammer wird die Druckenergie des Öles in Bewegungsenergie umgewandelt, so dass der Druck in der Kammer abnimmt. Die tangentiale Anordnung der Schlitze bewirkt die Ausbildung eines um einen Luftkern rotierenden Ölfilms in der Drallkammer, welcher sich in Richtung der Düsenbohrung bewegt. Auch innerhalb der Düsenbohrung rotiert das Heizöl, bis es den Rand der Düsenbohrung erreicht, und durch die Zentrifugalkraft abgeschleudert wird.
Das Öl tritt zunächst als geschlossener Film aus der Düse aus. Dieser Film verdünnt sich immer mehr, bis er in Öltropfen zerreißt. Diese Tropfen werden durch den Luftwiderstand und die Schwerkraft, die gegen die Oberflächenspannung der Tropfen arbeiten, immer weiter zerteilt. Die Tropfen bewegen sich anfänglich mit einer Geschwindigkeit von 40 – 60 m/s, wobei sie einen mittleren Durchmesser von ca. 60 µm haben. [5], [6], [7]
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Die Einleitung erläutert den Wandel im Wohnungsbau und den sinkenden Wärmebedarf, der herkömmliche Ölbrenner vor Herausforderungen stellt.
2. Zerstäubungsbrenner: Dieses Kapitel behandelt die technischen Grundlagen, Typen und Betriebsweisen von Druckzerstäubern und Druckluftzerstäubern für den Kleinleistungsbereich.
3. Verdampfungsbrenner: Es wird das Funktionsprinzip von Verdampfungsbrennern, deren Verbrennungsablauf und Emissionen sowie deren Einsatzmöglichkeiten analysiert.
4. Oberflächenbrenner: Dieser Abschnitt beschreibt die Technologie der Verbrennung an porösen Oberflächen sowie deren spezifisches Betriebs- und Emissionsverhalten.
5. Kritische Betrachtung: Hier werden die vorgestellten Brennertypen hinsichtlich ihrer Emissionswerte, Leistungsaufnahme und Betriebsweise gegenübergestellt und kritisch gewürdigt.
6. Forschung und Entwicklung: Das Kapitel widmet sich innovativen Ansätzen wie der „Kalten Flammen Verdampfung“ sowie spezifischen Technologien wie Poren- und Strahlungsbrennern.
7. Fazit: Das Fazit fasst die Marktsituation zusammen und bewertet das Potenzial neuer Verbrennungstechnologien für zukünftige Anwendungen.
Schlüsselwörter
Ölfeuerung, Kleinleistung, Zerstäubungsbrenner, Verdampfungsbrenner, Porenbrenner, Emissionen, NOx, Leistungsmodulation, Vorverdampfung, Kalte Flammen, Verbrennungsablauf, Wirkungsgrad, Heizöl EL, Brennwerttechnik, Schadstoffminderung.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Diplomarbeit grundsätzlich?
Die Arbeit befasst sich mit dem Stand der technischen Entwicklung von Ölfeuerungsanlagen im Kleinleistungsbereich unter 15 kW.
Was sind die zentralen Themenfelder der Analyse?
Die zentralen Themen sind verschiedene Brennertypen wie Druckzerstäuber, Verdampfungsbrenner und neuartige Konzepte wie Porenbrenner, deren Emissionsverhalten und technische Eignung.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Ziel ist es zu klären, wie für moderne, energieeffiziente Gebäude mit geringem Wärmebedarf (ca. 5 kW) passende, schadstoffarme Ölfeuerungslösungen realisiert werden können.
Welche wissenschaftlichen Methoden kommen zum Einsatz?
Die Arbeit basiert auf einer Literaturanalyse sowie dem Vergleich technischer Datenblätter und Forschungsergebnisse zur Gemischbildung und Verbrennung.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Im Hauptteil werden die Funktionsweisen, Betriebsparameter, Emissionsdaten und die Leistungsaufnahme von Zerstäubungs-, Verdampfungs- und Oberflächenbrennern detailliert vorgestellt.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren diese Arbeit am besten?
Die Arbeit wird durch Begriffe wie Kleinleistungsölfeuerung, Kalte-Flammen-Verdampfung, Emissionsminderung und Leistungsmodulation geprägt.
Wie beeinflusst die Startphase die Schadstoffemissionen der verschiedenen Brenner?
Die Startphase führt bei fast allen Brennern zu erhöhten Kohlenmonoxid- und Kohlenwasserstoffemissionen, wobei einige neue Konzepte diese Phase durch schnellere Homogenisierung verkürzen.
Warum ist die Warmwasserbereitung ein kritisches Thema bei Feuerungsanlagen unter 15 kW?
Da der Leistungsbedarf für die Trinkwassererwärmung meist zwischen 15 und 18 kW liegt, stoßen sehr kleine Brenner hier an ihre Kapazitätsgrenzen, was alternative Speicher- oder Durchflusssysteme erforderlich macht.
- Citar trabajo
- Petra Hüser (Autor), 2005, Stand der Entwicklung bei Ölfeuerungsanlagen kleiner Leistung (< 15 kW), Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/40983
