kaminofen1.de Schornstein- und Verbrennungsluftberechnung

Was hier gerechnet wird

Die beiden Nachweise der Abgasanlage

Eine Abgasanlage taugt für eine bestimmte Feuerstätte, wenn zwei Bedingungen erfüllt sind. Beide stehen in der DIN EN 13384-1 und werden mit den gleichen Eingaben, aber unterschiedlichen Randbedingungen gerechnet.

Druckbedingung

Der Auftrieb im Schornstein muss größer sein als alles, was ihm entgegensteht: der Mindestförderdruck, den der Ofen braucht, die Reibungs- und Einzelwiderstände in Rauchrohr und Schornstein und ein Zuschlag für Windeinfluss. Gerechnet wird mit 15 °C Außenluft – bei milder Witterung ist der Auftrieb am kleinsten.

Temperaturbedingung

Die Innenwand an der Mündung muss wärmer bleiben als der Taupunkt des Abgases. Sonst schlägt sich Wasser nieder, das zusammen mit Rußbestandteilen in das Mauerwerk zieht – die Versottung. Gerechnet wird mit kalter Außenluft und ohne Sicherheitszuschlag beim Wärmeübergang, also für den ungünstigen Fall.

Dafür wird die Anlage abschnittsweise durchgerechnet: Abgaszusammensetzung aus dem Brennstoff und der Luftzahl, spezifische Wärmekapazität temperaturabhängig, Reibungszahl nach Colebrook, Wärmeübergang innen nach einer Nusselt-Beziehung, Wärmedurchgang über den Wärmedurchlasswiderstand der Anlage nach außen. Lage und Umgebungstemperatur jedes Abschnitts gehen einzeln ein – ein Schornstein an der Außenwand kühlt schneller aus als einer im beheizten Gebäudeinneren.

Verbrennungsluft

Eine raumluftabhängige Feuerstätte bis 35 kW ist ausreichend mit Luft versorgt, wenn einer von drei Wegen nachgewiesen ist (§ 3 der Feuerungsverordnung): der Aufstellraum hat ein Fenster oder eine Tür ins Freie und mindestens 4 m³ Rauminhalt je Kilowatt; oder der Verbrennungsluftverbund mit weiteren Räumen derselben Nutzungseinheit erreicht dieses Volumen, verbunden durch Öffnungen von mindestens 150 cm²; oder es gibt eine Öffnung ins Freie von 150 cm² beziehungsweise zwei von je 75 cm².

Getrennt davon zu prüfen ist § 4: Dunstabzugshauben mit Abluft, Wohnraumlüftungen und Abluftventilatoren dürfen nicht gleichzeitig mit der Feuerstätte betrieben werden, wenn nicht durch eine Sicherheitseinrichtung sichergestellt ist, dass kein gefährlicher Unterdruck entsteht.

Mindestmaße

Für Feuerstätten für feste Brennstoffe gilt nach DIN V 18160-1 eine wirksame Höhe von mindestens 4 m und ein lichter Querschnitt von mindestens 100 cm². Beides wird geprüft und gemeldet, auch wenn Druck- und Temperaturbedingung erfüllt wären.

Brennstoffvergleich

Der Heizwert eines Brennstoffs folgt aus seiner Elementarzusammensetzung und dem Wassergehalt. Wasser muss im Feuerraum verdampft werden – diese Energie ist verloren und verlässt den Ofen als Dampf im Abgas. Deshalb enthält ein Kilogramm Holz mit 8 % Restfeuchte deutlich mehr nutzbare Energie als eines mit 30 %, obwohl beide „Holz“ sind.

Der Abgasverlust ergibt sich aus der Abgasmenge, ihrer Wärmekapazität und der Abgastemperatur, bezogen auf den Heizwert. Daraus folgt der feuerungstechnische Wirkungsgrad. Er wird an der Herstellerangabe Ihres Ofens verankert, sodass nur die Feuchteabhängigkeit gerechnet wird und nicht der absolute Wert. Der Preis je Kilowattstunde Nutzwärme ist dann der Kaufpreis je Kilogramm, geteilt durch Heizwert mal Wirkungsgrad.

Der Taupunkt fällt mit sinkender Restfeuchte, weil weniger Wasserdampf im Abgas ist. Trockener Brennstoff entlastet damit auch die Temperaturbedingung des Schornsteins. Nach § 3 der 1. BImSchV darf Brennholz höchstens 25 % Wassergehalt haben.

Verbrauchsschätzung

Beim Verbrauch liegt die Unsicherheit nicht in der Physik, sondern im Menschen vor dem Ofen. Die Umrechnung von Wärme in Kilogramm Holz ist genau – sie folgt aus Heizwert und Wirkungsgrad. Wie viel Wärme aber überhaupt gebraucht wird, hängt davon ab, an wie vielen Abenden und wie lange geheizt wird, und das streut zwischen zwei Haushalten im selben Haus leicht um den Faktor drei.

Deshalb fragen wir nach der Nutzung und nicht nach einem Dämmwert: Heizmonate, Abende je Woche, Stunden je Abend und wie kräftig gefeuert wird. Daraus ergeben sich die Betriebsstunden und, mit der Nennwärmeleistung und einer mittleren Auslastung, der Wärmebedarf. Ein Kaminofen ist in aller Regel Zusatzheizer für einen Raum; die Gebäudehülle bestimmt deshalb nur, wie schnell dieser Raum auskühlt, nicht wie oft jemand einheizt.

Wer die Gegenprobe machen möchte, kann zusätzlich über den Raum rechnen lassen. Dort steht statt eines U-Werts die Baualtersklasse, hinterlegt mit einer spezifischen Heizlast in Watt je Quadratmeter, multipliziert mit den Vollbenutzungsstunden der Region und dem Anteil, den der Ofen deckt. Baualtersklassen sind belastbarer als eine Zahl, die man schätzen müsste, und beide Wege werden als Spanne ausgegeben. Liegen sie weit auseinander, ist auch das eine Aussage: dann deckt der Ofen entweder mehr oder weniger ab als angenommen.

Die Auflagemenge je Abbrand folgt aus Nennwärmeleistung, Heizwert und Wirkungsgrad. Sie ist die Zahl, die im Alltag zählt: Wer zu viel auflegt, heizt den Schornstein, nicht den Raum. Der Zuschlag für gedrosselten Betrieb ist ein Erfahrungswert und ausdrücklich nicht Teil des Normverfahrens – gedrosselte Verbrennung spart kein Holz, sie verlagert die Energie in Ruß und Kohlenmonoxid.

Was das Ergebnis nicht leisten kann

Die Rechnung kennt nur die eingegebenen Zahlen. Sie sieht weder die tatsächliche Dichtheit des Schachts noch Nachbargebäude, die den Wind umlenken, noch die Qualität der Montage. Die Vorabeinschätzung ersetzt deshalb nicht die Beurteilung durch die bevollmächtigte Bezirksschornsteinfegerin oder den bevollmächtigten Bezirksschornsteinfeger. Alle Berechnungen ohne Gewähr – siehe Rechtliches.

Verwendete Regelwerke

Normtexte werden hier nicht wiedergegeben; die Normen sind über DIN Media zu beziehen und in den Normen-Infopoints einsehbar.