Heizölverbrauch ermitteln

  • Ich werde immer mal wieder gefragt, wie man den Heizölverbrauch einer Ölheizung ermitteln, überprüfen oder abschätzen kann. Also habe ich mal ein paar Zeilen zusammengetippt.


    In Deutschland gibt es in etwa 21 Mio zentrale Wärmeerzeuger. Hier dominieren vor allen Dingen in den Städten die Gaskessel bzw. gasthermen, mit und ohne Brennwert. Laut Zahlen des Schornsteinfegerhandwerks sind in Deutschland 13,3 Mio. Gasheizungen in Betrieb, und immerhin noch etwa 5,6 Mio Ölheizungen. Auch wenn die Anzahl der Ölheizungen rückläufig ist, es werden jährlich um die 100.000 Anlagen durch neue Ölkessel ersetzt, vor allen Dingen wenn der Ölpreis mal wieder niedrig ist.


    Mit schöner Regelmäßigkeit fragen sich jedes Jahr viele der Besitzer einer Ölheizung, wie hoch wohl der Ölverbrauch war, wie kann man das kontrollieren und bei Bedarf auch optimieren. Wann muss man nachkaufen? Wie lange reicht der Vorrat noch?


    Oder kurz gesagt, "Wieviel Öl verbraucht meine Ölheizung?"


    Für den Betreiber einer Ölheizung ist es besonders wichtig zu wissen, wie man den Ölverbrauch ermitteln, und die Auswirkung von Veränderungen abschätzen kann, denn nur so kann er seinen Vorrat planen, und entscheiden, wann er zukaufen kann bzw. muss. Dafür gibt es verschiedene Methoden mit unterschiedlicher Genauigkeit.


    1. Ölstandsanzeige


    Die einfachste und wohl am weitesten verbreitete Möglichkeit, ist die Nutzung von Anzeigen zum Füllstand des Öltanks. Hierfür gibt es verschiedene Anzeigemöglichkeiten, angefangen von einfachen Schwimmern, bis hin zu pneumatischen (Fern)Anzeigen oder Abstandsmessungen mit Hilfe von Ultraschall.

    Bei größeren Tanks, insbesondere bei Erdtanks, kommt oftmals nur ein "Peilstab" zum Einsatz.


    Ich verwende hierfür gerne einen Laser-Entfernungsmesser, der einerseits relativ genau ist, und andererseits eine einfache und zuverlässige Füllstandsermittlung ermöglicht. Hierzu wurden die Tanks einmalig vermessen (Abstand Boden bis Oberkante Prüföffnung), und dann lässt sich der Abstand Prüföffnung zur Öloberfläche schnell und einfach mit dem Laser messen. Wichtig ist hierbei, dass der Laser genau senkrecht nach unten zeigt, und er immer in der gleichen Position verwendet wird. Man umgeht dabei auch das Problem von Reflexionen die bei Ultraschallmessungen gerne mal das Messergebnis verfälschen können.


    Mit dieser Methode lassen sich Pegelveränderungen auf wenige Millimeter genau erfassen, aber sie funktioniert nur dann zuverlässig, wenn die Öloberfläche den Laserstrahl auch reflektieren kann. In der Praxis ist das meist der Fall, da das Heizöl im Tank nur selten absolut rein ist und somit von der Oberfläche immer auch ein Teil des Strahls wieder reflektiert wird. Solche Laser-Entfernungsmesser arbeiten mit einer Genauigkeit von +-1 bis 2mm. Im Vergleich dazu liegen Verfahren mit Ultraschall eher im Bereich +-1cm.


    Nun möchte man aber nicht nur wissen, ob sich der Füllstand im Öltank um ein paar Millimeter oder Zentimeter verändert hat, sondern es wäre natürlich schön, wenn man diese Information gleich in Liter umrechnen könnte.


    Hierzu bedient man sich im Idealfall einer Peiltabelle die der Tankhersteller liefert, denn Tanks sind in Form und Größe unterschiedlich. So ergibt dann 1cm bei mittlerer Füllmenge ein anderes Ergebnis als 1cm wenn der Tank schon ziemlich leer ist. Etwas komplizierter wird es noch, wenn mehrere Tanks zu einer Tankanlage (Batterie) verschaltet sind, und sich diese nicht exakt gleichmäßig entleeren. Auch bei Erdtanks in Kugelform oder sehr großen Zylindern, sollte man eine Peiltabelle als Grundlage haben.


    Sinnvoll ist auch eine Messung kurz vor dem Befüllen, und dann ein paar Stunden nach dem Befüllen. Als Referenz kann dann die Füllmenge dienen die der Tankwagen geliefert hat, denn deren Anzeigen sind sehr genau.


    Rechnen wir mal ein Beispiel. Eine Tankanlage bestehend aus 5 x 2.000 Liter Tanks. Ein typischer Vertreter wären die in den 70er Jahren populären Kunststofftanks mit einer max. Füllhöhe von 150cm.

    Die Füllhöhe beträgt 30cm, was nach Peiltabelle einen Vorrat von 5 x 357 Liter ergibt, also 1.785 Liter.

    Hier wäre noch zu beachten, dass die Tanks nicht komplett entleert werden können, die typische Entnahmeeinrichtung lässt immer eine Restmenge im Tank.


    Jetzt tanken wir 3.000 Liter nach, der neue Füllstand beträgt 72cm. Wir wissen also, dass eine Pegeländerung von 1cm im Bereich 30-70cm einer Füllstandsänderung von 71,43 Litern entspricht (3.000 Liter/ (72cm-30cm) = 71,43 l/cm).


    Nun lässt sich durch regelmäßige Überprüfungen relativ genau ermitteln, wieviel Öl den Tanks entnommen wurde, und mit Hilfe eines Betriebsstundenzählers der Heizung kann man dann auch die Brennerleistung abschätzen. Das funktioniert bei Ölbrennern mit konstanter Leistung relativ gut, bei Brennern die ihre Leistung regeln können, und sei es nur in 2 Stufen, müsste man wissen, wieviel Zeit in welcher Stufe der Brenner verbracht hat.


    Auch hierzu ein Beispiel.


    Unterstellen wir, dass der Ölstand im Abstand von 1 Woche gepeilt wurde, die Höhendifferenz beträgt 2cm, und die Betriebsstundenanzeige des Heizkessels zeigt eine Differenz von 75h an.


    Ölverbrauch in 1 Woche = 2cm * 71,43l/cm = 142,86 Liter

    Leistung des Ölbrenners = (142,86 l *10kwh/l)/75h = 19,05kW


    Diese Abschätzung ist für die Praxis hinreichend genau, auch wenn man sich darüber im Klaren sein muss, dass die einfachen Rechnungen mit einigen Toleranzen behaftet sind. So wurde vereinfacht mit 10kWh/Liter gerechnet, die Temperatur und mögliche Volumenausdehnung des Heizöls wurde nicht berücksichtigt, und das Messverfahren selbst ist auch nur bedingt genau.


    Trotzdem kann man damit bei mehrere Messungen über einen längeren Zeitraum mjt relativ genauen Zahlen rechnen. Mit einigen Erfahrungswerten im Rücken lässt sich dann der Ölverbrauch auch nur aus den Brennerstunden ermitteln, wobei man dabei immer mal wieder mit dem Ölstand vergleichen sollte, denn auch bei einem Ölbrenner kommt es zu Schwankungen durch Verschleiß (Düse, Ölpumpe usw.).


    Kennt man nun den Kesselwirkungsgrad, dann kann man aus der Brennerleistung auch die Energiemenge abschätzen die dem Haus zugeführt wurde. Moderne Ölkessel erreichen im Winterbetrieb einen Wirkungsgrad > 90%, im Sommerbetrieb (nur WW) etwas niedriger. Wer es genauer wissen möchte bzw. muss, der kommt an einem Wärmemengenzähler nicht vorbei.



    2. Berechnung über die Brennereinstellung


    Nun, das Peilen der Öltanks ist manchmal etwas mühsam, insbesondere wenn man bei Außen-/Erdtanks im Winter noch mit dem Peilstab regelmäßig den Füllstand messen soll. In diesem Fall kann man sich einer weitere Methode bedienen um den Ölverbrauch abzuschätzen.


    Wie oben schon geschrieben, hängt der Ölverbrauch von der Brennerleistung und den Betriebsstunden ab. Man muss also nur die Brennerleistung kennen und den Betriebsstundenzähler ablesen, und schon kann man den Ölverbrauch ermitteln. Leider ist das in der Praxis nicht ganz so einfach.


    Die Leistung eines Ölbrenners wird durch mehrere Faktoren bestimmt. Das wären primär Öldruck, eingestellt an der Ölpumpe, und Düsenbestückung. Weiterhin verändert sich der Durchsatz mit der Öltemperatur, so dass bei modernen Brennern fast immer eine Ölvorwärmung zum Einsatz kommt. Diese sorgt dafür, dass das Öl mit beispielsweise 50°C der Düse zugeführt wird, so dass der Durchsatz von der "kalten" Öltemperatur unabhängiger wird.


    Der Durchsatz einer Öldüse wird üblicherweise in Gallonen/h angegeben, bei einem Referenzdruck von 7bar. Dieser lässt sich einfach auf verschiedene Drücke umrechnen, und da wir in Deutschland weniger mit Gallonen rechnen, kommt noch der Faktor 3,785 hinzu. Somit wäre die Umrechnung wie folgt


    Durchsatz [Liter/h] = Düsengröße * 3,785 * (Wurzel (eingestellter Druck[bar] / 7[bar]))



    Rechnen wir auch hierzu ein Beispiel.


    Eine Düse mit 0,3 (Gallonen/h) wird mit 10 bar Pumpendruck betrieben. Die Zwischenschritte nun ohne Einheiten, für eine bessere Übersicht.


    Durchsatz [l/h] = 0,3 * 3,785 * SQR(10/7)

    = 0,3 * 3,785 * SQR (1,4285)

    = 0,3 * 3,785 * 1,1952

    = 1,357 l/h


    Nun müssen wir noch die Ölvorwärmung hinzu rechnen, und die Druckverluste von der Pumpe bis zur Düse. Je nach Brenner ergibt das einen Durchsatz der um min. 10% niedriger liegt als berechnet.


    Durchsatz [l/] = 1,357 l/h – 0,1357

    = 1,22 l/h


    Das ergibt eine Brennerleistung von 1,22l/h * 10kWh/l = 12,2kW


    Damit lässt sich mit Hilfe der Anzahl der Brennerstunden der Ölverbrauch abschätzen.


    Anstatt der obigen Rechnung kann man auch auf Tabellen zurückgreifen, oftmals findet man auch entsprechende Angaben in den Unterlagen zum Brenner. Letztendlich ist aber entscheidend, wie der Brenner eingestellt wurde. Bei dieser Methode sollte man daran denken, dass die Genauigkeit im Wesentlichen von den Toleranzen der Düse und der Druckeinstellung abhängt. So kann der Durchsatz einer Düse bereits um +-4% variieren, gerade bei kleinen Düsen, und die Manometer für die Einstellung des Pumpendrucks sind mit typ. +-1,6% oder +-2,5% auch nur bedingt "genau".


    Für die Praxis sollte man daher mit einer Unsicherheit zwischen +-5% und +-10% rechnen.

    Achtung, das sagt noch nichts darüber aus, wieviel thermische Energie im Haus landet. Dazu benötigt man weitere Informationen wie Kesselwirkungsgrad, Verbrennungswirkungsgrad (O2 Gehalt) usw.


    Weiter geht´s im nächsten Beitrag.

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  • Teil 2.


    3. Auslitern


    Eine beliebte Methode, da mit wenig Aufwand verbunden, ist das sogenannte "Auslitern". Hierbei wird der Brenner direkt aus einen größeren Kanister versorgt, dessen Füllmenge sich sehr genau bestimmen lässt. Die Größe des Kanisters sollte so gewählt werden, dass eine Brenndauer von mehreren Stunden möglich ist. Für Brenner im Kleinleistungsbereich, wie man sie typischerweise in EFH findet, genügt dann ein Kanister mit beispielsweise 20 oder 30 Liter. Das ergibt dann ca. 10-20h Brenndauer, je nach Brennerleistung.


    Für das Auslitern mit solchen kleinen Mengen sollte die Brenndauer (Betriebszeit des Brenners) möglichst genau bestimmt werden. Verfügt der integrierte Betriebsstundenzähler nur über eine unzureichende Auflösung und Genauigkeit, dann empfiehlt sich der Anschluss eines weiteren Betriebsstundenzählers parallel zum Magnetventil.


    Diese Methode ist relativ genau, auch wenn die Ölmenge in den Schläuchen und Ölpumpe das Ergebnis ein klein wenig verfälschen kann.

    Der Durchsatz des Ölbrenners in Liter/h ergibt sich dann durch:


    Durchsatz l/h = (Füllstand Versuchsbeginn [l]- Füllstand Versuchsende[l])/ Anzahl der Stunden [h]


    Brennerleistung [kW] = Durchsatz [l/h] * 10 [kWh/l]



    4. Ölzähler


    Alle bisher genannten Methoden haben ihre Vor- und Nachteile. Allen gemeinsam ist, dass sie mit relativ geringem Aufwand und Kosten umgesetzt werden können. Das geht dann zu Lasten der Genauigkeit und Komfort.

    So lassen sich beispielsweise Veränderungen beim Durchsatz aufgrund von Alterung/Verschleiß nur sehr schwer feststellen, wenn man nur alle paar Wochen den Füllstand im Tank peilt.


    Eine relativ zuverlässige Bestimmung des Ölverbrauchs ist daher nur mit entsprechenden Ölzählern möglich. Diese bieten, neben einer komfortablen Ablesung, auch eine Genauigkeit im Bereich +-1%.


    Nachteilig sind die etwas höheren Kosten. So muss man für einen Ölzähler min. 150,- € auf den Tisch blättern, dazu kommen dann noch Kleinteile und Montage. Am Ende kostet die Installation schnell mal 300,- € oder 400,- €.


    Bei der Auswahl des Ölzählers gibt es zudem einiges zu beachten. Es gibt auch Zähler am Markt die als Ölzähler verkauft werden, die aber an sich nur Betriebsstundenzähler sind, die das Ergebnis gleich mit einem einzugebenden Faktor verrechnen.


    Einen "echten" Ölzähler erkennt man daran, dass er in die Ölzuleitung eingebaut wird, wo er den Volumenstrom messen kann. Hierfür gibt es Ölzähler die auf der Saugseite, also zwischen Tank und Ölfilter, angeschlossen werden, und manche lassen sich auch auf der Druckseite, also nach der Ölpumpe, zwischen Ölpumpe und Düsenstock, einschleifen. Wichtig ist auch, dass der Ölzähler zur Brennerleistung passt, denn gerade Kleinleistungsbrenner benötigen nur einen geringen Volumenstrom. Nicht jeder Zähler ist in der Lage, einen Durchsatz < 1l/h zu messen. Selbst bei < 2l/h streckt so mancher Zähler die Flügel und zeigt nur noch Hausnummern an.

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  • EIn geeichter Ölmengenzähler für Heizöl EL ist aber deutlich teurer, nur mal als Randnotiz.

    :bier: Es gibt jetzt eine App, die blinkt, wenn man ohne Mundschutz trinkt, es sei denn, es ist Frankenwein, denn der frisst ein Loch hinein.

  • EIn geeichter Ölmengenzähler für Heizöl EL ist aber deutlich teurer, nur mal als Randnotiz.

    Was verstehst DU unter "geeicht".


    Die üblichen Zähler sind werkskalibriert und entsprechen der o.g. Genauigkeit.


    Typische Vertreter im Kleinleistungbereich wären beispielseise der HZ5, der in der Preisklasse um 150-180,- € zu haben ist, und ab 0,7l/h eingesetzt werden kann. Der HZ3 hingegen kann ab 0,18l/h eingesetzt werden, kostet aber schnell einen Hunderter mehr.

    Eine weitere Alternative wären die VZ04, die man ebenso in der 200,- € Klasse bekommt. Die VZ04 gibt es auch mit PTB Zulassung und einer Genauigkeit von +-0,5% oder +-0,3%, dann aber mit min. 2l/h, soweit ich mich erinnere. Für den privaten Haushalt eher uninteressant, und natürlich teurer.


    Der große Vorteil bei diesen Zähler ist, dass sie fast schon ewig funktionieren. Manche Hersteller empfehlen nach 10 Jahren eine Überprüfung der Genauigkeit, aber so lange man darüber nicht abrechnet, kann man die Zähler Jahrzehnte lang nutzen.

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