Kaminofen

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Kaminofen mit Feuerraumtür aus Glaskeramik

Ein Kaminofen, Cheminéeofen oder Schwedenofen ist ein Ofen für fossile oder biogene Brennstoffe, der vor oder neben dem Schornstein steht, und mit einem Ofenrohr an diesen angeschlossen ist. Er ist von einem offenen Kamin insoweit zu unterscheiden, dass er eine bis auf Lufteintrittsöffnungen geschlossene Brennkammer aufweist und er meist nicht eingebaut ist. Für Türen mit einem Fenster wird transparente Glaskeramik eingesetzt. Dieses bis etwa 700 °C hitzeresistente Material gibt es seit den 1970er Jahren.

Konstruktion

Ein Kaminofen ist meist aus Gusseisen oder Stahlblech gefertigt. Er hat oft eine Scheibe (manchmal mehrere) für freie Sicht in den Feuerraum. Ein Kaminofen gibt die Wärmeenergie teils in Form von Strahlung an den Raum und teils per Wärmeleitung an die Raumluft ab, wo sie dann durch Konvektion verteilt wird. Grundöfen (Synonym Speicheröfen) geben die meiste Wärme durch Strahlung ab.[1] Der Wärmeübergang an die Umgebungsluft und der Wärmedurchgang durch die Materialien des Ofens (Stahl, Schamotte, Naturstein, Glas) sind abhängig von der Temperatur im Feuerungsraum.

Luftzufuhr

Der Brennstoff im Feuerungsraum braucht Sauerstoff, um verbrennen zu können.

Sogenannte Primärluft
gelangt an der Aschenlade vorbei durch den Rost von unten in den Brennraum.
Sekundärluft
wird an der Aschenlade vorbei durch Luftkanäle angesaugt. Diese vertikalen Kanäle werden vom Feuer erhitzt; die in ihnen aufsteigende Luft wird vorgewärmt. Die Kanäle enden oben im Brennraum meist nahe der Glasscheibe(n); die Scheiben werden dadurch hinterspült und erwärmt, wodurch die Scheiben nicht mit kondensierbaren Stoffen beschlagen und trübe werden. Die Sekundärluft trägt dazu bei, dass die aus dem Holz ausgetretenen brennbaren Gase verbrennen.
Tertiärluft
kann die Nachverbrennung der Gase zusätzlich fördern. Je vollständiger die Gase verbrennen, desto weniger unverbrannte Rauchgasbestandteile werden emittiert.

Wasserführende Kaminöfen

Wasserführender Kaminofen mit 19 kW Heizleistung und Kochfeld

Wasserführende Kaminöfen speisen einen großen Teil ihrer Wärme mittels Wärmetauscher in den Wasserkreislauf der Zentralheizung ein. Zudem beheizen sie (sowie das Ofenrohr zwischen Ofen und Übergang zum Schornstein) den Raum, in dem sie stehen. Sie verteilen die Energie gleichmäßig im Haus, wirken wie eine Heizungsanlage und können auch die Heißwasserversorgung gewährleisten. Durch die Wasserführung entlasten sie (oder ersetzen sie) die Heizungsanlage. In Verbindung mit dem Heißwasserspeicher der Heizungsanlage kann die Energie aus dem Feuer am Abend später (z. B. am nächsten Morgen zum Duschen) genutzt werden. In Deutschland ist für druckführende wasserführende Kaminöfen eine thermische Ablaufsicherung vorgeschrieben: Falls der Strom für die Umwälzpumpe ausfällt, wird überschüssige Wärme im Notfall durch das dann den Kaminofen durchströmende kalte Trinkwasser abgeführt. Wasserführende Kaminöfen, die als offene, drucklose Anlage betrieben werden, benötigen keine thermische Ablaufsicherung, da sich hier trotz Stromausfalls kein Druck durch erhöhte Temperaturen aufbauen kann und diese Kaminöfen konstruktionsbedingt eigensicher sind.

Einen wasserführenden Kaminofen, der zusätzlich ein Kochfeld und/oder ein Backfach hat, bezeichnet man als wasserführenden Heizungsherd oder Kochheizherd. Neben wasserführenden Kaminöfen gibt es auch wasserführende Pelletöfen, die in Sachen Funktionalität und Handhabung klassische wasserführende Kaminöfen noch übertreffen können. Die Handhabung eines Pelletofens, egal ob wasserführend oder nicht, ist einfach. Das gilt für das Anheizen und auch für den laufenden Betrieb. Dank der automatischen Pelletzufuhr und der Programmierbarkeit kann auch in Abwesenheit für Wärme gesorgt werden und das regelmäßige Nachlegen von Holz, wie bei einem Kaminofen notwendig, entfällt. Pelletöfen mit WLAN-Anbindung und App-Steuerung sorgen für eine weitere Verbesserung des Komforts, so kann flexibel von unterwegs eine Aktivierung erfolgen.[2] Wasserführende Pelletöfen werden vom BAFA gefördert.

Sturzbrandöfen

In Öfen mit unterem Abbrand (meist Stückholzkessel und Kessel für feste Brennstoffe) wird das Brennholz (der Brennstoff) vor dem Verbrennen erhitzt. Ausgasende flüchtige Verbindungen werden zusammen mit der Frischluft durch die unsichtbare (von Heizschlangen umgebene) Verbrennungszone gezogen. Die Verwirbelung und Verbrennung ist meist vollständiger.

Offene Kamine und die meisten Kaminöfen sind Öfen mit oberem Abbrand, wo das Holz wie bei einem Lagerfeuer verbrennt und dies durch ein Schauglas betrachtet werden kann. Allerdings können dabei ausgasende Holzbestandteile auch teilweise verbrannt oder unverbrannt ins Abgas übergehen (was die Umwelt schädigt und man in der Umgebung eines so beheizten Hauses riecht).

Um die Vorteile eines oberen Abbrandes (sichtbare heimelige Flammen) mit dem unteren Abbrand (verbesserte vollständige Verbrennung) zu kombinieren, wurden Sturzbrand-Kaminöfen als „Naturzugvergaser“ (ohne Saugzuggebläse wie bei Heizkesseln) entwickelt, bei denen von einer „Holztrockenkammer“ die ausgasenden Stoffe mit der Frischluft in eine Kammer mit Schaufenster nach unten geleitet werden.

Emissionen

Kaminöfen unterliegen in Deutschland den Regelungen der Verordnung über kleine und mittlere Feuerungsanlagen (1. BImSchV). Je nach Modell können sich die Emissionen erheblich unterscheiden. Besonders emissionsarme Kaminöfen können mit dem Blauen Engel ausgezeichnet werden.[3][4] Ältere Öfen mit Herstelldatum bis März 2010 genießen als Übergangsregelung bis spätestens 31. Dezember 2024 Bestandsschutz, danach müssen sie umgerüstet oder außer Betrieb genommen werden.[5]

Kaminöfen, die mit Brennstoffen aus nachwachsenden Rohstoffen wie Brennholz, Holzbriketts oder Holzpellets beschickt werden, werden im Gegensatz zu den mit fossilen Brennstoffen betriebenen Öfen als klimaneutral bezeichnet. Bei der Verbrennung dieser Stoffe wird maximal die Menge an Kohlenstoffdioxid wieder freigesetzt, die während des Wachstums der Pflanze aus der Atmosphäre vorher aufgenommen worden war.

Wenn Kamin- oder Pelletöfen mit Holz, holzartigen Stoffen oder Kohle betrieben werden, können sie Dioxine emittieren. Enthält der Brennstoff chlorhaltige Verbindungen bzw. Verunreinigungen, so können sich bei der Verbrennung mit kohlenwasserstoffhaltigem Lignin (Holz) oder Mazeralen und Restfeuchte (Kohle) hochgiftige Dioxine bilden.

Auch PAK (polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe) sind im Abgas der Kamin- und Pelletöfen zu finden, vermehrt bei zu geringer Verbrennungstemperatur.

Das Umweltbundesamt Österreichs führte im Jahr 1997 Messungen u. a. an einem alten gusseisernen Kaminofen durch. Beim Heizen mit Holz emittierte er weitaus weniger Schadstoffe als beim Heizen mit Kohle.[6]

Im Jahr 2005 emittierten Holzöfen in Deutschland laut einer Schätzung 19.000 t Feinstaub; 2012 sollen es etwa 27.000 t gewesen sein. Das Umweltbundesamt hat die Vermutung geäußert, dass die Emissionen durch die 2010 beschlossenen Vorgaben auf jährlich 20.000 t zurückgehen.[7] Die 15 Millionen Öfen und Kamine in Deutschland emittierten damit mehr Feinstaub als der Straßenverkehr.[8][9] Bei kleinen Holzfeuerungen lassen sich jedoch rund 80 Prozent der Feinstaubemissionen durch die richtige Anfeuerungsmethode (oben anzünden) vermeiden.[10] Gut durchgetrocknetes Scheitholz mit einer maximalen Restfeuchte von 20 % kann eine vollständige Verbrennung mit geringer Feinstaubbelastung erreichen.[10]

Seit dem Jahr 2016 werden in Stuttgart bei Inversionswetterlagen die Betreiber von Kaminöfen gebeten, auf deren Betrieb zu verzichten („Feinstaubalarm“).[11] Die Landesregierung hat am 31. Januar 2017 die Luftqualitätsverordnung-Kleinfeuerungsanlagen erlassen. Seitdem ist an Tagen mit Feinstaubalarm der Betrieb von Komfort-Kaminen (Einzelraumfeuerungsanlagen für feste Brennstoffe, die eine vorhandene Heizung ergänzen und nicht den Grundbedarf an Wärme decken) verboten.[12]

Richtiges Anzünden

Die Anzündmethode „von oben“ ist besser als die Methode „von unten“.[13][14][15][16][17] Dazu werden ein oder zwei dicke Holzscheite auf den Rost gelegt, ein Knäuel trockenes Papier darauf und dieses mit einigen trockenen Holzspänen pyramidenartig überschichtet. Die Papierverbrennung mit schneller Hitze bringt durch den starken Auftrieb den Kamineffekt im Kamin in Gang. Zugleich werden damit die Holzspäne entzündet. Durch die erste Hitze verdampfen leichtflüchtige Stoffe (brennbare und Restfeuchte) in den Holzscheiten und werden aufgrund des Kaminzugs durch die heiße Brandzone gezogen und effektiv und effizienter verbrannt. Beim Anzünden eines geschichteten Brennholzstapels „von unten“ werden durch die Hitze leichtflüchtige Stoffe oberhalb verdampft, sie werden aber meist nur teilweise, also unvollständig verbrannt. Dadurch entstehen in der Anheizphase mehr Qualm, Ruß und Kohlenmonoxid im Abgas. Durch die Verdampfung des im Brennholz enthaltenen Wassers werden die Flammen zusätzlich abgekühlt, so dass das Anheizen und die unvollständige Verbrennung länger dauern.

Brennstoffe

Ein (1) Raummeter trockenes, abgelagertes Laubholz wiegt etwa 500 kg und hat einen Heizwert von etwa 2100 kWh. Dies entspricht 210 l (ca. 170 kg) Heizöl EL oder 200 m³ (166 kg) Erdgas. Luftgetrocknete Holzscheite (Restfeuchte 10–20 %) haben einen Heizwert von 3,9–4,6 kWh/kg. Der Heizwert hängt etwas von der Holzart (Nadelholz oder Laubholz) ab. Hersteller von Holzbriketts geben einen Heizwert von etwa 4,5 kWh/kg an. Bioethanol hat etwa 8 kWh/kg.

Eine optimale Verbrennung findet bei Holz zwischen 800 und 1200 °C mit einer Abgastemperatur von ca. 300 °C statt.[18] Diese ist anschließend an einer hellgrauen Asche zu erkennen, die keine Brennstoffreste mehr enthält. Die Asche von unbehandeltem Holz kann im Garten als Dünger verwendet oder dem Kompost zugeführt werden, da sie aus Mineralien wie z. B. Kalk besteht, zur Dosierung siehe Verwendung.

Leuchtofen

Der moderne Kaminofen mit Sichtfenster hatte seinen Vorläufer im historischen gusseisernen Leuchtofen, der um 1910 aus den USA kommend in Europa populär wurde. Die Bezeichnung rührt daher, dass erstmals Öffnungen im Ofen mit Scheiben aus einem transluzenten Material verschlossen wurden, die durch das Feuer zum Leuchten gebracht wurden.

Verwendet wurden Glimmerblätter, die Licht und Wärmestrahlung der Flammen teilweise nach außen durchließen. Die Glimmerblätter des Leuchtofens sind temperaturbeständig bis 600 °C, typisch 0,2 mm dünn, höchstens 25 × 25 cm groß, weil von händisch abgebauten Mineralkristallen abgespalten. Sie wurden oft einachsig gekrümmt (zylindrisch) eingebaut, wodurch die dünnen Tafeln etwas mehr Stabilität erhielten.[19]

Zuvor besaßen Öfen, die in Wohnräumen mit feuerempfindlichen Materialien aufgestellt wurden, allenfalls kleine Öffnungen in schmiedeeisernen Gittern oder Spaltöffnungen in der Tür des Brennraums, um zu verhindern, dass größere Funken aus dem Ofen heraussprangen.

Geschichte

Anordnungen unter Pfalzgraf Karl IV. aus dem Jahr 1772 dienten auch der Brandverhütung im Zusammenhang mit häuslichen Feuerstätten. Nach gleichzeitigen Bauvorschriften durften keine Holzschornsteine mehr errichtet, keine hölzernen Schläuche mehr eingebaut werden, die den Rauch der Feuerstätte zum Kamin zu leiten hatten, wie es auch untersagt wurde, Ofenrohre zum Fenster hinauszuführen.[20]

Literatur

Wiktionary: Kaminofen – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen
Commons: Heating stoves – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise

  1. ↑ Martin Kaltschmitt, Hans Hartmann, Hermann Hofbauer: Energie aus Biomasse: Grundlagen, Techniken und Verfahren. Gabler Wissenschaftsverlage, 2001 (Volltext/Vorschau in der Google-Buchsuche).
  2. ↑ Vorteile eines Pelletofen. In: Holzofenportal. 2022, abgerufen am 4. November 2022.
  3. ↑ Kaminöfen für Holz. In: blauer-engel.de. Archiviert vom Original (nicht mehr online verfügbar) am 13. Januar 2020; abgerufen am 13. Januar 2020.
  4. ↑ Blauer Engel für Kaminöfen. In: umweltbundesamt.de. 13. Dezember 2019, abgerufen am 13. Januar 2020.
  5. ↑ Bundesumweltministerium: Neue Vorschriften für Einzelraumfeuerungsanlagen | Heizen mit Holz. Abgerufen am 2. Juni 2022.
  6. ↑ Gerhard Tanner, Wolfgang Moche: Emission von Dioxinen, PCBs und PAHs aus Kleinfeuerungen PDF, S. 3. ISBN 3-85457-625-0 PDF (Hinweis: ein Kaminofen aus den 1980er Jahren unterscheidet sich stark den heute verkauften Kaminöfen. Jeder in Deutschland seit dem 1. Januar 2015 neu abgenommene Kaminofen muss der Bundes-Immissionsschutzverordnung („Stufe 2“) genügen.)
  7. ↑ vdi-nachrichten.com: Selbst hochmoderne Öfen können viel Staub produzieren, abgerufen am 7. November 2014.
  8. ↑ Leibniz-Institut für Troposphärenforschung, Biomasseverbrennung kann zur Feinstaubbelastung beitragen, 4. Februar 2013.
  9. ↑ Benedikt Braun: Private Holzöfen sind gefährliche Dreckschleudern. Belastung durch Feinstaub. In: www.spiegel.de. Der Spiegel, 17. August 2014, abgerufen am 15. April 2023.
  10. ↑ a b Gut für das Klima – schlecht für die Luft? In: bafu.admin.ch. 16. Dezember 2019, abgerufen am 20. Dezember 2019.
  11. ↑ stuttgart.de: stuttgart.de Feinstaubalarm, abgerufen am 14. Dezember 2016.
  12. ↑ Betriebsverbot von Komfort‐Kaminen an Tagen mit hohen Feinstaubwerten. Umwelt. Landeshauptstadt Stuttgart, 30. September 2021, abgerufen am 7. März 2022.
  13. ↑ Technologie- und Förderzentrums im Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe (TFZ): Richtiges Heizen, Der Betrieb von Kaminöfen Juli 2015 (PDF; 2,5 MB).
  14. ↑ TFZ: Richtiges Anzünden eines Kaminofens, 05/2015 (PDF; 2,5 MB).
  15. ↑ youtube.com: Volkswirtschaftsdirektion des Kantons Bern, Heizen mit Holz, aber ohne Rauch, 2. November 2008.
  16. ↑ Bundesumweltamt: Heizen mit Holz, Ein Ratgeber zum richtigen und sauberen Heizen (Memento vom 6. März 2015 im Internet Archive) (PDF, 1 MB, 2013).
  17. ↑ Bayerisches Landesamt für Umwelt: Heizen mit Holz in Kaminöfen (Memento vom 29. Januar 2016 im Internet Archive) (2010).
  18. ↑ Wie heiß wird ein Kaminofen? In: Holzofenportal. August 2022, abgerufen am 25. August 2022.
  19. ↑ Mila Schrader: Gusseisenöfen und Küchenherde: Geschichte, Technik, Faszination – Ein historischer Rückblick; edition: anderweit Verlag, Oktober 2001, abgerufen am 21. Juni 2014, u. a. S. 112
  20. ↑ Franz-Josef Sehr: Das Feuerlöschwesen in Obertiefenbach aus früherer Zeit. In: Jahrbuch für den Kreis Limburg-Weilburg 1994. Der Kreisausschuss des Landkreises Limburg-Weilburg, Limburg 1993, S. 151–153.
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