Brennwert
Der Brennwert Hs (früher auch oberer Heizwert Ho genannt) eines Brennstoffes gibt die Wärmemenge an, die bei Verbrennung und anschließender Abkühlung der Verbrennungsgase auf 25 °C, erzeugt wird. Er berücksichtigt sowohl die notwendige Energie zum Aufheizen der Verbrennungsluft und der Abgase, als auch die Verdampfungs- bzw. Kondensationswärme von Flüssigkeiten, insbesondere Wasser.
Im Gegensatz dazu bezeichnet der (untere) Heizwert die nutzbare Wärmemenge bei Freisetzung heißer Abgase. Der Heizwert ist deshalb deutlich geringer.
Angegeben wird der Brennwert in Kilojoule pro (Kilo)gramm (kJ/g oder kJ/kg), pro Liter (kJ/l) oder auch pro Kubikmeter (kJ/m³).
Früher hieß das Formelzeichen für den Brennwert Ho, das aktuelle Formelzeichen lautet Hs oder B. Das "s" steht für superior (lat. höher).
Verwendung
Bei jedem Verbrennungsprozess entsteht durch die Verbindung von Sauerstoff aus der Verbrennungsluft und Wasserstoff aus dem Brennstoff Wasserdampf. Die im Wasserdampf und damit im Abgas enthaltene Energie geht bei herkömmlicher Technik über die heißen Abgase durch den Kamin verloren. Moderne Brennwerttechnik kondensiert den im Abgas enthaltenen Wasserdampf über einen Wärmeübertrager. Damit wird die im Abgas enthaltene Kondensationswärme weitestgehend zurückgewonnen.
Der Brennwert wird auch bei der Abrechnung von Heizenergie berücksichtigt (siehe Gasenergie).
Der Brennwertnutzen ist bei gasförmigen Brennstoffen am effektivsten, da hier im Gegensatz zu Heizöl oder sogar Holz (nur 4 %), der Wasserstoffgehalt sehr hoch ist.
DIN-Vorschriften zum Thema Brennwert
DIN 51900 Bestimmung des Brennwertes mit dem Bombenkalorimeter und
Berechnung des Heizwertes
Teil 1 Allgemeine Angaben, Grundgeräte, Grundverfahren (April 2000)
Teil 2 Verfahren mit isoperibolem oder static-jacket Kalorimeter (Mai 2003)
Teil 3 Verfahren mit adiabatischem Mantel (Juli 2004)
DIN 1340 Gasförmige Brennstoffe und sonstige Gase, Arten, Bestandteile, Verwendung (Dezember 1990)
DIN 1871 Gasförmige Brennstoffe und sonstige Gase - Dichte und andere volumetrische Größen (Mai 1999)
DIN 51857 Gasförmige Brennstoffe und sonstige Gase - Berechnung von Brennwert, Heizwert, Dichte, relativer Dichte und Wobbeindex von Gasen und Gasgemischen (März 1997)
DIN 51612 Prüfung von Flüssiggas; Berechnung des Heizwertes (Juni 1980)
DIN 51854 Prüfung von gasförmigen Brennstoffen und sonstigen Gasen; Bestimmung des Ammoniakgehaltes (September 1993)
DIN 1343 Referenzzustand, Normzustand, Normvolumen; Begriffe und Werte (Januar 1990)
DIN 5499 Brennwert und Heizwert, Begriffe (Januar 1972)
Physiologischer Brennwert
Der physiologische Brennwert von Nahrungsmitteln entspricht ihrem Energiegehalt bei "Verbrennung" im Körper und ist mitunter kleiner als der Brennwert bei der vollständigen Verbrennung in einer Flamme. Die dabei freiwerdende Wärme wird in Kilojoule (kJ) (früher: Kilokalorien (kcal)) gemessen. Bei vielen Lebensmitteln ist durch die Nährwertkennzeichnungsverordnung vorgeschrieben, auf der Verpackung den entsprechenden Brennwert in einer Nährwerttabelle anzugeben.
Umrechnung: 1 kcal = 4,1868 kJ ; 1 kJ = 0,2388 kcal => 1 kcal = 1,163 WhEine Überschlagsformel gibt den Energiebedarf eines Erwachsenen entsprechend seinem Körpergewicht in Kilogramm an:
Energiebedarf (kJ) = Körpergewicht (kg) x 24 (h) x 4,2 (kJ/kg/h)
Demnach benötigt ein 70 kg schwerer Erwachsener pro Tag etwas mehr als 7000 kJ. Bei körperlicher Belastung durch Sport oder körperliche Arbeit kann sich dieser Wert nahezu verdoppeln.
Extremwerte werden bei Spitzensportlern (z. B. Radfahrer während der Tour de France) oder bei Arbeiten mit extrem benötigter Thermoregulation (z. B. an Hochöfen) erreicht. Hierbei kann der Tagesumsatz auf bis zu 60.000 kJ steigen.
Der Brennwert von Eiweiß und Kohlenhydraten beträgt jeweils ca. 17,16 kJ/g, der von Fett ca. 38,9 kJ/g. Dazwischen liegt der Brennwert von Alkohol mit ca. 29,3 kJ/g.
Grundsätzliches zur Bestimmung physiologischer Brennwerte
In der Praxis stellt sich die Frage, wie bei Produkten des täglichen Verbrauchs Brennwerte bestimmt werden können. Zur Bestimmung des physikalischen Brennwertes wird ein Bombenkalorimeter benutzt, indem das Nahrungsmittel zu Asche verbrannt wird. Für den ?physiologischen Brennwert? wird vom Ergebnis noch der geschätzte Brennwert der verdauten Überreste abgezogen.
Der physiologische Brennwert ist also etwas objektiv Bestimmbares, das bis auf den geschätzten Brennwert der verdauten Überreste nicht vom jeweiligen Lebewesen abhängt. Der per Kalorimeter ermittelte Wert ist die Energie, die bei Umsetzen des jeweiligen Stoffes mit Sauerstoff frei wird.
Wie wird nun der geschätzte Brennwert der verdauten Überreste geschätzt? Eine durchschnittliche Verdauung bei durchschittlicher Ernährungsweise wird als Basis angenommen, dann wird der Teil der Exkremente, der von einem bestimmten Nahrungsmittel stammt geschätzt. Ansonsten müsste man sämtliche darin enthaltenen Darmbakterien absondern (ca. 30 %) wie auch ebenfalls abgeschilferte Darmzellen. Dann könnte man den Rest im Kalorimeter verbrennen und den Wert vom Wert des interessierenden Nahrungsmittels abziehen.
Der physiologische Brennwert ist nur ein grober Richtwert für Menschen. Es spielt das individuelle Verdauungssystem eine Rolle. Auch für individuelle Menschen gelten keine allgemeinen Werte, das Verdauungssystem ist individuell unterschiedlich effektiv. Dann kommt noch dazu, dass die Zusammensetzung von Lebensmitteln natürlichen Schwankungen unterliegt, die erheblich sein können. Wenn man also Brennwertangaben liest, stellen diese bestenfalls eine grobe Annäherung dar, können aber auch um 50 % danebenliegen.
Ein extremes Beispiel hierzu wäre der Verzehr eines Steinkohlebriketts, der im Bombenkalorimeter einen extrem hohen Brennwert hat, aber aus dem menschlichen Körper unverdaut wieder ausgeschieden wird. Ähnlich verhält es sich hierbei beim Verzehr von Cellulose, die der menschliche Körper - im Gegensatz zu Wiederkäuern - nicht aufschließen kann.
Weblinks
• Brennwerttabelle von Brennstoffen
• Brennwerttabelle von Nahrungsmitteln
• Brennwerte und Energieträger von Lebensmitteln
