Kaminofen haben jetzt wieder Saison

Schön, wenn ein Feuer im Ofen knistert. Es wärmt nicht nur unseren Körper, sondern auch unsere Seele. An langen, kalten Winterabenden wünschen sich wohl viele Menschen die wohlige Behaglichkeit im Wohnzimmer, die ein Holzfeuer spendet. Wer die Möglichkeit hat, sollte sie unbedingt nutzen. Wer erst einmal Feuer gefangen hat, wird nie wieder darauf verzichten wollen.

 

Ofentypen

Holzöfen erzeugen Strahlungs- oder Konvektionswärme. Die Wärme in einem Holzofen wird immer auf die gleiche Weise erzeugt. Trotzdem gibt es große Unterschiede zwischen den verschiedenen Ofentypen.

 

Kaminofen

Der Kaminofen stammt ursprünglich aus Skandinavien und wird deshalb auch Schwedenofen genannt. Es handelt sich dabei um einen Zimmerofen mit einem verkleideten Brennraum. Zwischen dem Brennraum und der Verkleidung gibt es einen Hohlraum, in der sich die Raumluft erwärmt.  Ein Kaminofen erzeugt daher Konvektionswärme. Die Verkleidung kann aus Stahl, Kacheln oder Speckstein bestehen.

Ein mit Stahl verkleideter Ofen erzeugt ausschließlich Konvektionswärme (Wärmeströmumg).  Er heizt sich schnell auf und erkaltet genauso schnell, nachdem das Feuer erloschen ist. Ist der Ofen mit Kacheln oder Speckstein verkleidet speichert dieser Wärme, die er dann noch einige Stunden als Strahlungswärme abgibt.

Im Kaminofen strömt die Luft  von unten durch ein Rost dem Feuer zu. Das nennt man Durchbrand.

wasserführende Kaminofen

Beim wasserführenden Kaminofen befindet sich im Kopfbereich eine so genannte Wassertasche. In der wird Wasser erwärmt und durch ein Rohrsystem in die Warmwasserversorgung der Zentralheizung gespeist. Der Großteil der Energie wird dabei an das Wasser abgegeben. Das muss eventuell bei der Berechnung der Heizleistung berücksichtigt werden

Warmluftkachelofen

Ein Warmluftkachelofen besteht aus einem Heizeinsatz und einer Kachelschale. Der Heizeinsatz ist ein moderner Holzofen aus Gusseisen. Die Kachelschale hat im unteren und oberen Bereich Luftöffnungen, durch die die Raumluft eindringt und sich erwärmt. Warme Luft ist leichter als kalte. Sie steigt daher in der Kachelschale nach oben und gibt Wärme an die Kacheln ab bevor sie durch die oberen Luftöffnungen wieder austritt. Alternativ kann man diese Luft auch durch Warmluftkanäle leiten und zum Heizen benachbarter Räume nutzen. Ein Warmluftkachelofen erzeugt damit sowohl Konvektionswärme als auch Strahlungswärme.

 

Kachelgrundofen

Der Grundofen oder Speicherofen ist der Urtyp des Kachelofen. Er ist ein aus Stein gemauerter Ofen und kann bis zu eine Tonne wiegen. Dadurch kann er viel Wärme speichern. Allerdings braucht es auch viel Zeit, bis der Ofen aufgeheizt ist, was wiederum ein Nachteil ist.

Oberer Abbrand zur Sonnwende

Ein Kachelgrundofen ist schon allein wegen dieser Trägheit eher für den Dauerbetrieb geeignet. Zusätzlich nimmt der Ofen durch allzu häufiges Abkühlen und Aufheizen Schaden. Es entstehen feine Haarrisse die unter ungünstigen Bedingungen Feuchtigkeit in das Ofenmauerwerk ziehen.

Das Feuer im Kachelgrundofen funktioniert nach dem Prinzip es oberen Abbrandes. Hier wird die Luft von der Seite an das Brandgut geleitet und entweicht nach oben. Im Prinzip ein ganz normales Lagerfeuer.

Dauerbrandofen

Im Dauerbrandofen kann neben Brennholz auch Kohle verbrannt werden. Sie funktionieren oft nach dem Prinzip des unteren Abbrands. Hier steht das Feuer quasi auf dem Kopf. Die Abgase  werden gezwungen, nach unten oder zur Seite auszutreten, wo sie  in einer sekundären Kammer ausbrennen. Der Brennstoff gelangt aus einem Vorratsbehälter in den Brennraum. Man erkennt einen Dauerbrandofen schon äußerlich an den kleinen und hoch liegenden Sichtscheiben.

 

Die richtige Planung

Die Planung vor dem Anschluss eines Kaminofen ist immens wichtig. Man muss genau bedenken, was der Ofen leisten soll. Er darf weder unter – noch übedimensioniert sein. Ja, tatsächlich. Ein zu leistungsstarker Ofen muss ständig gedrosselt werden. Dadurch kann das Holz nicht optimal verbrennen und es können giftige Gase entstehen.

Auf jeden Fall muss der Kaminkehrer einbezogen werden. Er weiß, welche Auflagen, Normen und Sicherheitsbestimmungen erfüllt werden müssen und ob ein Kaminofen überhaupt angeschlossen werden kann. Der Kaminkehrer muss den Kamin nach der Installation auch abnehmen.

 

Wärmebedarf und Heizleistung

Der Heizbedarf hängt von der Größe der zu beheizenden Fläche, oder  besser des zu beheizenden Volumens, ab, wobei  hohe Raumhöhen eine  eine größere Heizleistung erfordern. Außerdem spielen die verwendeten Baumaterialien eine wichtige Rolle. Sie haben eine bestimmte Wärmedurchgangszahl, den U – Wert, der aussagt, wie gut das Material Wärme zurückhält. Je kleiner der U-Wert, desto besser dämmt das verwendete Material. Eine Außenwand aus Beton hat eine Wert von 3,3 während eine  Wand  aus Massivholz nur auf eine U-Wert von 0,5 kommt. Dabei darf sie sogar noch ein bisschen dünner sein.

Daraus ergibt sich der spezifische Heizleistungsbedarf, den man in W/m2 angibt. Er reicht von 10 – 20 W/m2 in einem Niedrigenergiehaus bis zu 70 – 120 W/m2 in einem nicht isolierten Altbau.

Die Nennwärmeleistung des Ofens bestimmt man aus dem Produkt von Heizleistungsbedarf und zu beheizender Fläche: z.B 100W/m2 X 50m2 ergibt eine Nennwärmeleistung von 5kW. Der Ofen sollte angemessen dimensioniert werden. Ist er zu leistungsstark, muss er ständig gedrosselt werden. Dadurch kann das Holz nicht optimal verbrennen.

Die Feinstaubregelung

Man darf es nicht verschweigen: Öfen machen Dreck. Die Bundesimmissionsschutzverordnung (BlmSchv) regelt deshalb unter welchen Bedingungen kleine und mittlere Feuerungsanlagen betrieben werden dürfen. Sie gilt für Nennwärmeleistungen zwischen 4 und 15kW. Moderne Öfen erfüllen in der Regel diese Bestimmungen.

 

Qualitätsmerkmale

Warum kostet ein Ofen 200€, ein anderer 2000€?
Der Brennraum muss eine hohe Temperatur erreichen können, um eine optimale Verbrennung zu gewährleisten. Das wird durch Auskleiden mit wärmeisolierenden Mineralien, zB Schamott, erreicht. Verschleißteile müssen gut zugänglich und leicht auszutauschen sein. Auch Reinigungsklappen sollten vorhanden sein.

Der Preis für einen Kaminofen spiegelt die Kosten für Konstruktion und Design sowie die Qualität der verwendeten Materialien wider. Gute Kaminofen, an denen man lange Jahre Freude hat, sind ab 1500€ auf dem Markt.

Brennkammer

In der Brennkammer muss eine hohe Temperatur von mindestens 600°C herrschen. Optimal sind 850 – 1000°. Es ist wichtig, dass die Brennkammer gut wärmeisoliert ist und sich schnell aufheizt. Zu niedrige Temperaturen in der Brennkammer sind ein häufiger Mangel.

Das Holzgas muss ausreichend lange mit den Luftgasen reagieren um vollständig abbrennen zu können. Eine Sekunde, besser noch zwei Sekunden sind dafür nötig.

Das Holz im Ofen verbrennt mit dreierlei Luft:

Die Primärluft wird von unten durch das Ascherost zugeführt. Sie ist vor allem in der Anheizphase wichtig. Im Feuer der Primärluft findet die Holzvergasung statt.

Im Flammenbereich verbrennt das Holzgas in der Sekundärluft. Die Sekundärluft strömt von oben an der Scheibe nach unten. Holzgas und Luft bewegen sich in entgegengesetzter Richtung und werden dadurch verwirbelt, was die Verbrennung fördert. Zusätzlich bildet sich eine Luftschicht zwischen der Scheibe und dem Holzgas. Dadurch wird verhindert, dass unverbranntes Gas an der Scheibe als Ruß kondensiert.

Die Tertiärluft wird an der Rückseite des Brennraums durch Düsen zugeführt. Sie trägt zur besseren Vermischung von Brenngas und Luft bei und optimiert die Verbrennung.

Wärmetauscher

Ein Kaminofen besteht prinzipiell aus einer Brennkammer und einem Wärmetauscher.

Im Wärmeaustauscher wird die Verbrennungshitze aus den Rauchgasen entnommen und an einen Wärmeträger abgeführt. Das ist in der Regel die Raumluft. Es ist wichtig, dass der Wärmeaustausch nicht beginnt, bevor das Holzgas vollständig abgebrannt ist, weil es sonst die Verbrennung hemmt. Verbrennung und Wärmetausch müssen zeitlich und räumlich getrennt ablaufen.

Als Wärmetauscher wirken im einfachsten Fall die Oberfläche von Ofen und Ofenrohr. In modernen Warmluftkachelofen gibt es lange, gewundene  Rauchgaszüge, die die Oberfläche vergrößern und die Heizleistung zu verbessern.

Die Oberflächen des Wärmetauschers müssen sauber sein. Sind sie verschmutzt, sinkt der Wirkungsgrad des Ofens dramatisch. Die Oberflächen verrußen, wenn sie mit unverbrannten Rauchgasen in Kontakt kommen. In der Anheizphase wird deshalb das Rauchgas durch einen Bypass direkt in den Schornstein geleitet.

 

Brennholz

Brennholz für den Kaminofen ist in verschiedenen Preisklassen und mit unterschiedlichem Arbeitsaufwand zu haben. Soll man es ofenfertig kaufen oder lieber selbst schlagen? Egal, wofür man sich entscheidet: Es gibt bei der Wahl von qualitativ gutem Brennholz einiges zu wissen. Brennholz aus nachhaltigem Waldbau ist ein CO2 neutraler Brennstoff. Würde man alle Brennholzvorräte unserer deutschen Wälder nutzen, würde das für etwa 10% der insgesamt benötigten Heizenergie reichen. Heizen mit Holz ist daher ein Privileg, dass nur wenigen zuteil wird.

Brennholz wird nach verschiedenen Kriterien unterschieden, unter anderem sind das

  • Holzart
  • Scheitgröße
  • Restfeuchte.

Ofenfertiges Feuerholz hat eine Restfeuchte von maximal 20%. Diese Güteklasse wird als M20 bezeichnet. M30 – mit entsprechend 30% Restfeuchte – gilt als lagerfähig. Waldfrisches Holz direkt nach der Fällung hat einen Feuchtegehalt von 65% (M65).

Feuerholz wird meist als Raummeter angeboten. Ein Raummeter ist ein Kubikmeter gestapelte Meterhölzer. Ein Schüttraummeter ist ein Kubikmeter ofenfertiger Scheithölzer und entspricht nur etwa 0,7 Raummeter, weil sich zwischen den einzelnen Scheiten größere Hohlräume bilden als bei Stapelholz. Das darf man beim Holzkauf nicht vergessen.

Die Lagerdauer bis zur Ofenreife hängt von der Art des Holzes ab. Weichholz ist nach zwei Jahren fachgerechter Trocknung ofenfertig. Hartholz muss wegen seiner größeren Dichte wesentlich länger trocknen.

 

Inhaltsstoffe und Heizwert

Holz besteht aus etwa 45% Cellulose, 25–30% Lignin, 25% weiterer Polysaccharide und etwa 5% Harze und fettähnliche Substanzen. Cellulose hat mit 4.8kWh/kg den geringsten Heizwert, Harze und Wachse mit bis zu 10kWh/kg den höchsten. Nadelholz enthält mehr Harze und Lignin als Laubhölzer und hat dadurch einen höheren Brennwert pro kg Holz. Nadelholz hat einen Heizwert von 4,4kWh/kg, Laubholz 4,2 kWh/kg. Weil aber Laubhölzer eine höhere Dichte haben, stecken in einem Raummeter Hartholz durchschnittlich 2100kWh, im Weichholz nur 1600kWh.

 

Brennholz – DIY

Am günstigsten ist es, das Brennholz selbst aufzubereiten. Dazu kauft man sich ein Flächenlos. Man erwirbt damit das Recht, das ernterreife Holz aus einer bestimmten Waldfläche herauszuarbeiten. Bei einem Flächenlos sind die zu erntenden Bäume entweder schon gefällt oder nur markiert. Bei einem Schlagabraumlos darf man aus seinem Areal alle nach dem Schlag zurüchgebliebenen Hölzer mitnehmen. Beides erfordert einen erheblichen Arbeitsaufwand und technisches Know how. Einem Anfänger ist nicht zu raten, sich ohne Vorkenntnisse an die Waldarbeit zu machen. Forstverwaltungen verkaufen Flächenlose in der Regel daher nur nach Vorlage eines Motorsägenführerscheines. Diesen Sachkundenachweis kann man bei Waldbesitzerverinigungen erwerben. Auch gewerbliche Anbieter bieten solche Motorsägenkurse an.

Ansonsten muss noch in Schutzkleidung und eine Motorsäge auf aktuellem Sicherheitsstandard investiert werden. Für den gelegentlichen Hobbywaldarbeiter genügt eine mittelpreisige Kettensäge. Die Schutzkleidung sollte über Schnittschutzeinlagen verfügen. Auch der Abschluss einer Unfallversicherung ist ratsam.

Trocknen von Brennholz

Kreuzbeige mit Brennholz

Kreuzbeige

Brennholz trocknet man im Idealfall gebrauchsfertig zugeschnitten, denn je kleiner die Teile desto schneller trocknen sie. Bei der Trocknung von Brennholz ist unbedingt für genügend Luftaustausch zu sorgen. Unter bzw hinter den Holzstapel sollte ein 20cm bzw 10cm breiter Luftspalt sein. Das Holz trocknet am besten, wenn die Stirnflächen einem Luftzug ausgesetzt sind.

 

Brennholz in Finnen

Finnen

Meterholz wird auch oft in so genannten Kreuzbeigen. In den Kreuzbeigen werden an den Enden des Holzstapels zur Stabilisierung Meterhölzer kreuzweise übereinander gestapelt. Dazwischen liegen die Hölzer parallel. Scheitholz kann man gut in  so genannten Finnen trocknen. Dazu wird außen ein Ring von Hölzern gestapelt,  in den Hohlraum in der Mitte wir das Scheitholz locker geschüttet.

Den Trocknungsprozeß kann man durch Laubtrocknung einleiten: Die Äste bleiben mit den Blättern oder Nadeln einige Wochen am Stamm und entziehem dem Holz Flüssigkeit durch die Verdunstung an den Blattoberflächen.

 

Das Feuer im Kaminofen

Wenn man ein Feuer betrachtet, sieht man die Flammen sich winden. Sie sind ständig in Bewegung. Und wenn neues Holz dazukommt, sehen die das sofort, schwingen sich hin und fangen an zu knabbern.

Woher weiß die Flamme wo das Holz ist?

Holzfeuer hat eine große Überraschung parat: Das Holz verdampft und nicht das Feuer findet das Holz, sondern umgekehrt.

Obwohl Brennholz ein fester Brennstoff ist verbrennt es in erster Linie als Holzgas. Bei der Verbrennung verkocht  zuerst die Restfeuchte aus dem Holz und verdampft. Anschließend verdampfen flüchtige Verbindungen aus dem Holz und es bildet sich Holzgas. Bei niedrigen Temperaturen brennt das Holzgas unselbständig in der Flamme des Zündmittels. Ab 260°C  wird die Reaktion exotherm, das Gas brennt selbständig und es wird Wärme frei. Bei einer Flammentemperatur von 1000°C und ausreichend Sauerstoff verbrennt das Holzgas vollständig zu Kohlendioxid  und Wasser.

In den tieferen Schichten des brennenden Holzes herrscht Sauerstoffmangel und das Holz wird zu Holzkohle, die dann bei 500° – 800°C  verglüht. Holzkohle verbrennt ohne Flamme und ist deshalb für einen Holzofen nicht geeignet. Je kleiner das Holz gespalten ist, desto besser, denn desto weniger Holzkohle bildet sich während der Verbrennung.

 

 

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