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Pelletkessel-Technik in Pelletheizungsanlagen: Aufbau, Funktionsweise und Pelletzufuhr

Was ist ein Pelletkessel? Wie ist er aufgebaut und wie funktioniert er? Welche bautechnischen Varianten gibt es? Wie unterscheidet sich ein Pelletkessel von einem Pelletofen? Wie gelingt die stete Zufuhr von Pellets zum Kessel?

Lesen Sie hier, wie ein Pelletkessel aufgebaut ist und wie er funktioniert. Erfahren Sie dabei den Unterschied zwischen Pelletkessel und Pelletofen und lernen Sie die einzelnen Komponenten einer Heizungsanlage und ihr perfekt gesteuertes und automatisiertes Zusammenspiel kennen, deren zentraler Wärmerzeuger ein Pelletkessel ist.

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Der Pelletkessel als Bestandteil einer Pelletheizung

Ein Pelletkessel ist der Wärmeerzeuger in einer Pelletheizung. Einer Anlage aus mehreren Komponenten also, die Wärme zum Heizen und / oder zur Warmwasserbereitung liefert, die beim Verbrennen des Brennstoffs Holzpellets, kurz Pellets genannt, freigesetzt wird.

Schnittbild des Pellet-Brennwertkessels Pellematic-Condens (Foto: ÖkoFEN, Mickhausen)
Schnittbild des Pellet-Brennwertkessels Pellematic-Condens (Foto: ÖkoFEN, Mickhausen)

Pelletkessel vs. Pelletofen

Der Begriff Pelletkessel wird im allgemeinen Sprachgebrauch häufig als Synonym für einen Pelletofen benutzt, gleichwohl es da einen systemischen Unterschied gibt: Ein Pelletkessel ist Teil einer Heizungsanlage, ein Pelletofen ist ein alleinstehendes Gerät, ein Einzelofen also. Er stellt Wärme für einen einzelnen Raum bereit, in der Regel den Raum, in dem er aufgestellt ist. Die mit dem Pelletofen verbrannten Holzpellets oder auch andere biogene Pellets, zum Beispiel Strohpellets, erwärmen mit ihrer Verbrennungswärme also die Umgebung vor Ort. Die Wärme wird nicht weitergeleitet. Demzufolge ähnelt ein solcher Pelletofen in der Funktionsweise eher einem herkömmlichen Kamin beziehungsweise Kaminofen.

Der Pelletkessel hingegen ist der zentrale Heizkessel in einer Zentralheizung, wie sie typischerweise in Ein- oder Zweifamilienhäusern zum Einsatz kommt. Die vom Pelletheizkessel erzeugte Wärme wird mit Hilfe eines Wärmeübertragermediums (meist Wasser, also Heizwasser) via Heizungsrohre und Brauchwasserleitungen im ganzen Haushalt verteilt, zum Beispiel an die Heizkörper und die Zapfstellen für Trinkwasser. Der Pelletkessel steht meist nicht in einem Wohnraum, sondern zentral in einem Heizungskeller oder Wirtschaftsraum.

Weitere Heizungskomponenten

Neben dem Pelletkessel gehören zu einer typischen und zentral betriebenen Pelletheizungsanlage als weitere Komponenten noch der Pelletbrenner, ein Wassertank, der als Pufferspeicher für die vom Pelletkessel erzeugte Wärme dient, ein passendes Fördersystem, um die Pellets vom Pelletlager in den Pelletkessel zu transportieren sowie eine Vorrichtung, um einen Vorrat an Pellets sachgerecht zu lagern: das Pelletlager.

Die wichtigsten technischen Bestandteile des Pelletkessels und seine Partner innerhalb der Pelletheizungsanlage stellen wir Ihnen jetzt näher vor:

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Typischer Aufbau und Funktionsweise eines zentralen Pelletkessels

Ein moderner Pelletkessel ist ein technisch ausgereiftes System, das sich weitgehend automatisiert betreiben lässt. Das heißt, der Betrieb eines Pelletkessels samt zugehöriger Heizung bedarf nur einer Steuerung und läuft dann Großteils ohne weiteres Zutun Ihrerseits – ein Komfort, den man schnell zu schätzen lernt. Lediglich die Entleerung es Aschebehälters kommt – wenn überhaupt noch - auf Betreiber eines Pelletkessels zu – je nach Modell etwa ein oder zweimal im Jahr!

Pelletkessel inkl. solarer Trinkwarmwassererwärmung, Anpassung der Heizflächen, Hocheffizienzpumpen, neue Thermostatventile, Dämmung der Verteilleitungen, hydraulischer Abgleich. (Grafik: Bundesverband der Deutschen Heizungsindustrie e.V. (BDH))
Pelletkessel inkl. solarer Trinkwarmwassererwärmung, Anpassung der Heizflächen, Hocheffizienzpumpen, neue Thermostatventile, Dämmung der Verteilleitungen, hydraulischer Abgleich. (Grafik: Bundesverband der Deutschen Heizungsindustrie e.V. (BDH))

Wärmeerzeugung im Brenner

Im Pelletkessel arbeitet der Pelletbrenner, kurz: Brenner. Er bildet quasi das Herzstück eines Pelletkessels. Der Brenner verbrennt in der sogenannten Brennkammer oder Feuerkammer die stetig angelieferten Pellets, wobei sich die Pelletzufuhr bedarfsgerecht regeln lässt (siehe Regelungstechnik weiter unten).

Ein spezieller Brandschutzschlauch verhindert, dass die zugeführten Pellets sich entgegen der Zufuhrrichtung nach und nach entzünden und ein sogenannter Rückbrand im Fördersystem bis hin zum Pelletlager entsteht.

Während bei den eingangs erwähnten Pelletöfen eine Reihe unterschiedlicher Technologien zum Verbrennen gängig sind, setzt man in Pelletkesseln zumeist auf die Technologie, die ein sogenannter Unterschubbrenner mitbringt. Dabei kommt es bei aktuellem Heizbedarf wie folgt zur Zündung: Entweder unterhält der Brenner im Pelletkessel ein sogenanntes Glutbett, an dem sich neu zugelieferte Pellets entzünden und dann verbrennen. Oder die frisch eintreffenden Pellets werden mit Hilfe eines Heißluftgebläses entzündet.

So oder so – haben die Pellets einmal Feuer gefangen, ist der Verbrennungsvorgang im Gang. Wird dank der ausreichenden Menge Pellets die gewünschte Temperatur erreicht, regelt ein integrierter Thermoschalter die weitere Zufuhr an Brennstoff in den Pelletkessel. Mit der erzeugten Verbrennungswärme wird das Heizwasser erhitzt.

Übertragung der Pelletkesselwärme

Das Heizwasser einer wassergeführten Pelletheizungsanlage dient dieser als Wärmeträgermedium. Es durchströmt die Anlage als vom Pelletkessel erhitzter Vorlauf mit einer bestimmten Vorlauftemperatur via Heizungsrohre in Richtung Heizkörper. Dort gibt es die Wärme als Strahlungs- und Konvektionswärme ab und kühlt sich dabei auf eine niedere Temperatur herunter: Mit dieser Rücklauftemperatur fließt es zurück zum Pelletskessel. Damit im beschriebenen Heizungskreislauf alles rund läuft, sind Pumpen im Einsatz.

Kessel-Steuerungstechnik

Die Steuerungstechnik eines Pelletsheizkessels regelt die Verbrennung im Pelletkessel plus Warmwasserbereitung und -verteilung. Ihr kommt daher eine wichtige und nicht ganz einfache Aufgabe zu: Sie muss zum einen die Zufuhr der Pellets nach Heizwärmebedarf regeln, zum anderen auch die Zufuhr der für den Verbrennungsprozess nötigen Luft.

Gleichzeitig muss sie die Verbrennung selbst im Auge behalten wobei das „Auge“ heutzutage beispielsweise eine Lambdasonde ist, die das für die Verbrennung gewünschte Verhältnis von Brennstoff und Luft regelt.

Außerdem steuert die Regelungstechnik die Speicherung des Warmwassers im gegebenenfalls systemzugehörigen Pufferspeicher sowie die Zuteilung des Warmwassers aus diesem an die Zapfstellen steuern.

Anbindung des Pufferspeichers

Aus buchstäblich taktischen Gründen fügt man einer wassergeführten Pelletheizungsanlage heute in der Regel einen entsprechend dimensionierten Pufferspeicher hinzu. Er lagert das vom Pelletkessel erwärmte Wasser zwischen, so dass es abgerufen werden kann, wenn es benötigt wird – auch zu einem zeitversetzten Moment.

Der Pufferspeicher ist für diese Aufgabe bestens konstruiert und isoliert. Er trägt dazu bei, dass der Pelletkessel nicht jedes Mal gleich in Betrieb gehen muss, wenn im Haushalt nach etwas Warmwasser verlangt wird. Das häufige An und Aus des Pelletkessels nennt man übrigens „Takten“. Es ist insofern unerwünscht, als dass dabei ein erhöhter Brennstoffverbrauch entsteht und auch unnötig viele Emissionen anfallen. Ein Pufferspeicher hilft, das unerwünschte Takten auf niedrigem (akzeptablen) Niveau zu halten.

Kesselbeschickung und Fördersysteme

Zum automatischen Betrieb eines modernen Pelletkessels ist es nötig, dass die Zufuhr der Pellets zum Pelletkessel in der passenden Menge und zum passenden Zeitpunkt erfolgt. Diese Aufgabe übernehmen sogenannte Fördersysteme. Die gibt es mit unterschiedlicher Funktionalität: Bewährt haben sich die beiden Technologien

Förderschneckensysteme kommen vorwiegend in kleineren Anlagen zum Einsatz, wo es keinen allzu weiten Weg zwischen Pelletlager und Pelletkessel zurückzulegen gibt. Meist nutzt man sie, wenn Pelletkessel und Pelletlager in ein und demselben Raum untergebracht sind.

Saugsysteme holen die Pellets auch über größere Distanzen aus dem Lager zum Pelletkessel und sind deshalb prima für größere Pelletheizungsanlagen geeignet, wo Pelletkessel und Pelletlager nicht im gleichen Raum untergebracht sind. Saugsysteme sind dafür aber auch etwas teurer als die Förderschnecken-Systeme.

Lagerung von Holzpellets

Im Pelletlager lagert man den Vorrat an Brennstoff, den der Pelletkessel verbrennt. Solch ein Pelletlager sollte so ausgelegt sein, dass es zum einen die Beförderung der Pellets zum Pelletkessel funktional bestmöglich unterstützt, und zum anderen die Holzpellets sachgerecht lagert.

Man nutzt dazu unterschiedliche Lagersysteme, zum Beispiel einen abgetrennten Bereich des Heizungsraums oder einen extra Raum mit Schrägen, auf denen die Pellets nach und nach zum Fördersystem nachrutschen können. Alternativ sind Sacksilos oder Erdtanks im Einsatz.

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Weitere Informationen zur Pelletheizung

"Pelletkessel-Technik in Pelletheizungsanlagen" wurde am 05.12.2013 verfasst und am 01.08.2016 das letzte Mal aktualisiert.