Wirkungsgrad

Was der Wirkungsgrad tatsächlich angibt

Der Wirkungsgrad beschreibt das Verhältnis zwischen der im Brennstoff enthaltenen Energie und der Wärme, die eine Feuerstätte unter festgelegten Prüfbedingungen nutzbar abgibt. Ein Wirkungsgrad von 80 Prozent bedeutet: Von 10 kWh zugeführter Brennstoffenergie werden rechnerisch 8 kWh als nutzbare Wärme abgegeben.

Die übrige Energie steht dem Raum nicht als Nutzwärme zur Verfügung. Ein wesentlicher Anteil verlässt die Feuerstätte mit dem Abgas; weitere Verluste können durch unvollständig verbrannte Bestandteile entstehen. Wie sich die Verluste verteilen, hängt von Konstruktion, Brennstoff und Betriebszustand ab.

Wichtig: Der Wirkungsgrad ist kein Messwert für „wie warm der Ofen wird“. Er sagt, welcher Anteil der eingesetzten Brennstoffenergie genutzt wird – nicht, ob die abgegebene Leistung zum Raum passt.

Ein Rechenbeispiel mit Scheitholz

Für eine verständliche Überschlagsrechnung kann trockenes Scheitholz mit ungefähr 4 kWh Energie je Kilogramm angesetzt werden. Werden insgesamt 5 kg verbrannt, stecken darin näherungsweise 20 kWh Brennstoffenergie.

• Bei 80 Prozent Wirkungsgrad entstehen rechnerisch rund 16 kWh Nutzwärme.
• Bei 75 Prozent Wirkungsgrad entstehen aus derselben Holzmenge rund 15 kWh Nutzwärme.
• Der Unterschied beträgt in diesem Beispiel 1 kWh – nicht 5 kWh und auch nicht 5 Prozentpunkte der Raumtemperatur.

Wie schnell diese Wärmemenge in den Raum gelangt, ist eine andere Frage. Werden 16 kWh innerhalb von zwei Stunden abgegeben, liegt die durchschnittliche Leistung bei 8 kW. Verteilt ein Speichersystem dieselbe Wärmemenge über vier Stunden, sind es durchschnittlich 4 kW. Der Wirkungsgrad allein beschreibt diesen zeitlichen Verlauf nicht.

Warum der Prüfwert nicht automatisch im Wohnzimmer erreicht wird

Der angegebene Wirkungsgrad wird mit einem definierten Brennstoff, einer vorgegebenen Brennstoffmenge und festgelegten Zug- und Prüfbedingungen ermittelt. Im Alltag verändern mehrere Punkte das Ergebnis:

• Holzfeuchte: Feuchtes Holz benötigt einen größeren Teil der Energie, um Wasser zu erwärmen und zu verdampfen. Die Brennraumtemperatur sinkt und die Verbrennung verschlechtert sich.
• Scheitgröße und Brennstoffmenge: Zu große, zu kleine oder zu viele Scheite verändern Abbrandgeschwindigkeit und Luftbedarf.
• Luftbedienung: Wird die Verbrennungsluft zu früh gedrosselt, fehlen Temperatur und Sauerstoff für einen sauberen Ausbrand.
• Förderdruck: Zu wenig Schornsteinzug stört die Verbrennung; zu hoher Zug kann den Abbrand beschleunigen und mehr Wärme mit dem Abgas abführen.
• Verschmutzung: Ablagerungen an Heizgaszügen oder Wärmetauscherflächen behindern die vorgesehene Wärmeübertragung.
• Anheizphase: Ein kalter Ofen und ein kalter Schornstein arbeiten noch nicht im stabilen Nennbetrieb.

Hoher Wirkungsgrad schützt nicht vor falscher Leistung

Ein Ofen mit 82 Prozent Wirkungsgrad kann für einen kleinen, gut gedämmten Aufstellraum trotzdem deutlich zu leistungsstark sein. Wird der Raum zu schnell warm, betreibt der Nutzer das Gerät häufig mit zu kleiner Holzmenge oder zu stark gedrosselter Luft. Damit entfernt sich der Betrieb gerade von den Bedingungen, unter denen der gute Wirkungsgrad ermittelt wurde.

Umgekehrt kann ein zur Heizlast passendes Gerät mit etwas geringerem Prüfwert im Alltag sinnvoller sein, wenn es regelmäßig mit der vorgesehenen Brennstoffmenge und sauberem Flammenbild betrieben werden kann.

Wirkungsgrad, Leistung und Emissionen gehören zusammen

• Wirkungsgrad: Wie viel der Brennstoffenergie wird nutzbar?
• Nennwärmeleistung und Leistungsbereich: Wie schnell wird diese Wärme abgegeben?
• Emissionswerte: Wie viel Staub und Kohlenmonoxid entstehen unter den Prüfbedingungen?
• Brennstoffaufgabe: Welche Holzmenge ist je Abbrand oder Nachlegeintervall vorgesehen?
• Abgasdaten: Passen Abgasmassenstrom, Abgastemperatur und notwendiger Förderdruck zum vorhandenen Schornstein?

So lassen sich Geräte sinnvoll vergleichen

1. Nur Werte vergleichen, die sich auf denselben Brennstoff und eine vergleichbare Prüfung beziehen.
2. Nicht nur den höchsten Wirkungsgrad, sondern auch Nennwärmeleistung und vorgesehenen Leistungsbereich betrachten.
3. Die vorgeschriebene Brennstoffmenge und den realistischen Wärmebedarf des Aufstellraums gegenüberstellen.
4. Emissionswerte und Abgasdaten mitprüfen; ein einzelner Prozentwert beschreibt nicht die gesamte Feuerstätte.
5. Bei Speicher- oder wasserführenden Systemen beachten, wohin und über welchen Zeitraum die Nutzwärme abgegeben wird.

Typischer Denkfehler: „Je höher der Wirkungsgrad, desto besser passt der Ofen.“ Richtig ist: Ein guter Wirkungsgrad spart Brennstoff nur dann, wenn Leistung, Schornstein, Brennstoff und Bedienung ebenfalls zum vorgesehenen Betrieb passen.