Kaminofen

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. 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 Luft, um verbrennen zu können.

1. Sogenannte Primärluft gelangt an der Aschenlade vorbei durch den Rost von unten in den Brennraum.
2. 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.
3. 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 Beispiel 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 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. 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 ab einer Nenn-Wärmeleistung von 4 kW unterliegen in Deutschland den Regelungen der Verordnung über kleine und mittlere Feuerungsanlagen. Je nach Modell können sich die Emissionen erheblich unterscheiden. Besonders emissionsarme Kaminöfen können mit dem Blauen Engel ausgezeichnet werden.

Kaminöfen, die mit erneuerbaren Energien wie Brennholz, Holzbriketts oder Holzpellets beschickt werden, tragen im Gegensatz zu den mit fossilen Brennstoffen beschickten Öfen nicht zum Treibhauseffekt bei, sofern die Brennstoffe aus dem jährlichen Zuwachs oder Nachwuchs stammen. Dabei werden nur Stoffe verbrannt, die andernfalls in der Natur verrottet wären und dabei das im Holz gebundene CO₂ freigesetzt hätten.

Wenn Kamin- oder Pelletöfen mit Holz, holzartigen Stoffen oder Kohle betrieben werden, kommen sie als Dioxin-Emittenten in Frage. Das darin enthaltene Kochsalz verbindet sich bei den niedrigen Verbrennungstemperaturen mit kohlenwasserstoffhaltigem Lignin (Holz) oder Mazeralen und Restfeuchte (Kohle) zu Dioxin.

Auch PAK (polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe) sind im Abgas der Kamin- und Pelletöfen bei gleichen Entstehungsvoraussetzungen zu finden, jedoch ohne NaCl (Kochsalz) als Reaktionspartner.

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.

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. Die 15 Millionen Öfen und Kamine in Deutschland emittierten damit mehr Feinstaub als der Straßenverkehr. Bei kleinen Holzfeuerungen lassen sich jedoch rund 80 Prozent der Feinstaubemissionen durch die richtige Anfeuerungsmethode (oben anzünden) vermeiden.

2016 wurden in Stuttgart bei Inversionswetterlagen die Betreiber von Kaminöfen gebeten, auf deren Betrieb zu verzichten („Feinstaubalarm“). 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.

Richtiges Anzünden

Die Anzündmethode „von oben“ ist besser als die Methode „von unten“. 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 und Ruß und Kohlenmonoxid im Abgas und die Flammen werden (durch Bindung der Verdampfungswärme) abgekühlt; das Anheizen und die unvollständige Verbrennung dauern länger.

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 gute Verbrennung kann man an der hellgrauen Asche 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 Asche#Verwendung.

Leuchtofen

Der moderne Kaminofen mit typisch großem Fenster fußt historisch auf dem gusseisernen Leuchtofen, der um 1910 aus den USA kommend in Europa populär wurde. Seine Bezeichnung rührt daher, dass erstmals größere mit hochtransparenten Glimmerblättern gefüllte Fenster insbesondere in der Ofentür Licht und Wärmestrahlung der Flammen nach außen strahlen ließen.

Zuvor erlaubten nur kleine Öffnungen – etwa in Ornamenten – zumindest bei Dunkelheit dauerhaft einen Kontrollblick durch die geschlossene Ofentür auf die Spalten einer kleinen innenliegenden Tür des Brennraums. Bevor die Öffnungen verglast werden konnten, musste der Gefahr begegnet werden, dass brandauslösend große Glutteile aus dem Ofen herausspringen.

Diese 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 etwas einachsig gekrümmt (zylindrisch) eingebaut, wodurch sie den Druckstößen des Brennraums und händischer Berührung besser widerstehen als plan.

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.

Siehe auch

• Holzheizung
• Holzbrikett
• Brennholz
• Holzpellets

Literatur

• Volker Hoffmann, Josef Giebel, Yvonne Trippe: Emissionen und Immissionen durch Holzfeuerungen im Hausbrandbereich. Essen 1994
• Richtlinie 89/106/EWG
• Text des Bauproduktegesetzes (in Deutschland gültige Umsetzung der Richtlinie 89/106/EWG)
• Fraunhofer-Institut für Bauphysik (Hrsg.), 2016: Verbesserung des Verbrennungs- und Emissionsverhaltens in biomassebetriebenen Einzelraumfeuerungsanlagen durch den Einsatz spezieller Einbauten (Kapitel 3: Stand der Wissenschaft und der Technik)

Weblinks

• clean heat Ein von der EU gefördertes Projekt der Deutschen Umwelthilfe und des Danish Ecological Councils
• Text der Verordnung über kleine und mittlere Feuerungsanlagen
• Text des Bundesimmissionsschutzgesetzes