Ähnlich wie bei Hackschnitzelheizungen wird der Brennstoff periodisch angeliefert und mittels Zuführeinrichtungen aus dem Pelletlager (Heizanlagen) oder dem Tagesbehälter (Einzelöfen) automatisch bedarfsgemäß in die Brennkammer eingebracht. Für die Verbrennung kommen in Holzheizungen übliche Brennkammern zum Einsatz.

Mit der erzeugten Wärme wird bei Pellet-Zentralheizungen Wasser aus dem Heizkreislauf im Kessel der Hackschnitzelheizung erwärmt. Die Wärmeverteilung erfolgt genauso wie bei anderen Systemen der Zentralheizung durch das erwärmte Wasser. Anders als bei Öl- oder Gasheizungen ist bei Pelletheizungen die Einbindung eines Warmwasserspeichers in das Heizsystem sinnvoll, der die im Brennvorgang erzeugte Wärme bis zur Wärmeanforderung durch das Heizsystem verlustarm speichert. Die als Festbettreaktor ausgeführte Feuerungsanlage wird automatisch

mit Brenngut versorgt. Die Steuerungs- und Regelungstechnik der Anlage führt den Brennstoff schrittweise in der Menge zu, die der benötigten Wärmeabgabe entspricht. Je nach Ausführung werden die zugeführten Holzpellets entweder mit Heißluftgebläsen automatisch entzündet, oder es wird im Brennraum dauerhaft ein Glutbett erhalten.
 

Holzpelletheizungen arbeiten mit unterschiedlichen Techniken der Beschickung: Heute aktuell sind die speziell für die Pelletverbrennung entwickelte Fallschacht- oder Pelletfeuerung, die Unterschubfeuerung, die Quereinschubfeuerung oder der Einsatz eines Walzenrostsystems in Verwendung.

Bei der Fallschachtfeuerung rutschen die Pellets über eine Fallrinne in einen Brennertopf. Durch die Verwendung eines Brennertopfs ist der Verbrennungsbereich exakt definiert, die Verbrennung kann daher genau gesteuert werden.

Bei der Unterschubfeuerung werden die Pellets mittels einer Förderschnecke von unten in einen Brennteller gedrückt, verbrennen dort und die übrig bleibende Asche fällt über den Tellerrand in den darunterliegenden Aschebehälter.

Die Quereinschubfeuerung funktioniert ähnlich wie die Unterschubfeuerung, nur dass der Brennstoff über eine Förderschnecke von der Seite auf den Brennteller geschoben wird. Dabei können sowohl der Brennteller als auch die Luftzufuhr zur Anpassung an Teilleistungen speziell ausgeformt werden.

Beim Walzenrostsystem fallen die Pellets von oben auf mehrere, sich langsam drehende Stahlscheiben mit geringem Zwischenraum. Ein Abstreifkamm reinigt bei jeder Umdrehung die Zwischenräume, so dass ebenfalls die Asche ungehindert nach unten durchfallen und Verbrennungsluft nach oben zugeführt werden kann.

Bei der Sturzbrandtechnik hingegen fallen die Pellets von oben auf einen Rost in einer Brennkammer. Die Flammen werden mit Hilfe eines Saugzuggebläses durch den Rost nach unten gezogen. Bei diesem System entsteht die geringste Aschemenge.

Um Effizienz und Schadstoffgehalt der Abluft zu optimieren, steuern moderne Pelletbrenner die Verbrennung entweder über einen Temperatur- oder Flammraumfühler in Verbindung mit einer über ein Saugzuggebläse stufenlos regelbaren Verbrennungsluftzuführung oder einer Lambda-Sonde. Die heißen Verbrennungsgase werden über einen Wärmeübertrager mit manueller oder automatischer Reinigung der Nachheizflächen bzw. Wirbulatoren (auch Turbulatoren genannt) in den Schornstein geführt.

Die anfallende Asche fällt in einen Aschekasten. Um die Intervalle, in denen eine Ascheentnahme nötig ist, zu verringern, wird die Asche teilweise im Aschekasten komprimiert. Vereinzelt werden auch Ascheaustragssysteme eingesetzt, bei denen die Brennrückstände mittels Förderschnecken in Sammelbehälter transportiert werden.

Wärmeübertragung und -speicherung

Ebenso wie bei der Verwendung anderer Brennstoffe erhitzt die Verbrennung des Energieträgers im Kessel das Wasser, das als Wärmeüberträger eines Heiz- und/oder Warmwassersystems dient und die Wärmeenergie über Pumpen und Rohrleitungen an den Ort des Verbrauchs transportiert. Da eine weitestgehend vollständige Verbrennung der Holzpellets nur im Regelbetrieb möglich ist und während der Aufwärm- und der Ausbrandphase größere Verluste und höhere Emissionen entstehen, wird bei Heizanlagen das erwärmte Wasser in der Regel wie bei Scheitholzheizungen zunächst in einen Pufferspeicher geleitet, von wo es von den Verbrauchern je nach Bedarf abgerufen wird. So werden ausreichend lange unterbrechungsfreie Feuerungsperioden gewährleistet.

Messung, Steuerung und Regelung

Die Mess-, Steuer- und Regeltechnik der Pelletheizung ist in der Regel aufwändiger als die vergleichbarer Heizsysteme mit fossilen Brennstoffen. Zum einen erfordert die Einbindung eines oder mehrerer Wärmespeicher eine Regelung der Warmwasserspeicherung, -abgabe und -nachlieferung, zum anderen ist die Regelung von Brennstoffzufuhr, Brennluftzufuhr und Feuerung aufwändiger.

Sicherheitseinrichtungen

Wegen der Besonderheiten des Brennstoffs verfügen Pelletheizungen über andere Sicherheitseinrichtungen als Öl- oder Gasbrenner. So sind alle modernen Holzpelletheizungen mit einer Rückbrandsicherung ausgestattet, die einen Rückbrand in den Zubring-/Lagerbereich der Pellets unmöglich macht. Unterdruckregelungen im Feuerraum verhindern das Austreten giftiger oder brennbarer Gase in den Heizungsraum, ein Überhitzungsschutz bei manchen Anlagen > 25 kW oder Kombikessel wird durch Sicherheitswärmetauscher ermöglicht, die bei Überhitzung automatisch kaltes Wasser durch einen Wärmetauscher leiten.

Leistungsbereich und Wirkungsgrad

Pelletheizungen sind in allen Leistungsbereichen ab ca. 8 kW verfügbar, als Einzelöfen zwischen ca. 4 und 20 kW. Die meisten heute verfügbaren Anlagen verfügen über eine Leistungsregelung über die Brennstoff- und Verbrennungsluftzufuhr, so dass sie sowohl bei Volllast als auch bei Teillast betrieben werden können. Derzeit erreichen Pelletkessel bei Volllastbetrieb (Nennwärmeleistung) einen feuerungstechnischen Wirkungsgrad von rund 85-95%. Von wenigen Ausnahmen abgesehen sinkt der Wirkungsgrad ab, wenn der Pelletskessel im Teillastbereich arbeitet. Die hier beschriebenen feuerungstechnischen Wirkungsgrade können stark von den tatsächlichen Anlagenwirkungsgraden abweichen, aus dem Grund spielt das Anlagen-Konzept eine große Rolle. Der Einsatz eines entsprechend großen Pufferspeichers ist von entscheidender Wichtigkeit.

Automatisierungsgrad, Betreuung und Wartung

Geöffneter Pelletkessel. Kreisförmig um den Kessel Rauchgaszüge mit automatischer Reinigung per Feder.

Moderne Pelletheizungen arbeiten nahezu vollautomatisch, sodass lediglich regelmäßige Reinigungs- und Wartungsarbeiten im Abstand von Wochen oder Monaten notwendig sind. Die regelmäßigen Arbeiten an der Heizung beschränken sich auf die Befüllung des Lagers, die Entnahme der Asche und bei einfacheren Modellen die Reinigung der Rauchzüge. Eine den Öl- oder Gasheizungen vergleichbare Bedienerfreundlichkeit ist ein wichtiges Entwicklungsziel von Herstellern. Für einzelne Pellet-Zentralheizungen genügen inzwischen Betreuungsintervalle von lediglich einmal jährlich.

Brennstoffbezug

On-Board Wiegesystem eines Silofahrzeugs für Holzpellets

Der Brennstoff wird als Sackware (15-20 kg) zur händischen Befüllung, in 1-2 m³ großen Kunststofftüten (Bigbags) oder lose angeboten. Während Sackware vor allem für Einzelöfen oder Kleinstanlagen in Frage kommt, setzt die Nutzung von Bigbags entsprechende Aufhängesysteme und Hubtechnik voraus.

Die Anlieferung loser Holzpellets erfolgt meist durch ähnliche Silofahrzeuge wie die Lieferung von Futterpellets. Das Silo wird gekippt und die Pellets eingeblasen, außer bei staubdichten Sacksilos wird dabei üblicherweise gleichzeitig Luft abgesaugt, um die Staubbelastung zu minimieren. Typische Zustellmengen für Endverbraucher liegen bei 3–10 Tonnen.

Lagerung und Austragung

Tages Vorratsbehälter

Die Holzpellets werden in loser Schüttung in einem Tank oder Lagerraum gelagert und mittels eines Fördersystems dem Brenner zugeführt. Der Lagerraum muss trocken sein, da die Pellets stark hygroskopisch auf Mauer- oder zu hohe Luftfeuchte während der Lagerung mit Zerbröseln reagieren.

Im Vergleich zu Öl benötigen Holzpellets etwa das dreifache Lagervolumen, freilich bei geringerem technischen Aufwand für den Raum, da Pellets im Unterschied zu Heizöl keine wassergefährdeten Stoffe sind. Zur Lagerung können die Pellets in einem einfachen Lagerraum untergebracht werden. Der Boden wird in Trichterform – üblicherweise in Holzkonstruktion – errichtet, am unteren Ende des Trichters ist der Einlass der Schnecke oder es befinden sich dort Entnahmesonden für das Gebläse. Mehrere Entnahmestellen im Lagerraum sichern auch bei eventuellen Störungen einer Entnahmestelle einen ungehinderten Betrieb. Alternativen zu einem Lagerraum sind vorgefertigte Tanks aus Gewebe oder Stahlblech. Vergrabene Erdtanks oder freistehende Silos können eingesetzt werden, wenn im Gebäude kein ausreichender Raum vorhanden ist. Bei feuchten Räumen muss zur Sicherung der Pelletqualität auf dichte Tanksysteme zurückgegriffen werden.

Zur Beschickung können Riesel-, Sauggebläse- oder Schneckensysteme benutzt werden. Die Wahl hängt primär von der Entfernung des Lagers zum Kesselraum ab, für Entfernungen über 2 m sind meist mehrstufige oder flexible Schneckenförderungen nötig. Gebläsesysteme können flexibel eingesetzt werden und fördern bis über 20 m. die Austragung aus dem Lagerraum oder -behälter wird unterstützt durch einen schrägen Behälterboden oder Trichterauslauf.

Brennersysteme mit aktiver Austragungssteuerung versorgen sich selbst mit der benötigten Brennstoffdosis, anderenfalls ist zusätzlich noch ein kleiner Zwischenspeicher nötig, aus dem sich der Brenner bedient.