Kaminöfen

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. Oft hat der Ofen eine Tür vollständig oder mit großem Fenster aus transparenter Glaskeramik. Dieses bis etwa 700 °C hitzeresistente Material ist relativ neu.

 

Konstruktion

Er ist aus Gusseisen oder Stahlblech gefertigt und hat oft Scheiben für freie Sicht in den Feuerraum. Ein Kaminofen gibt die Wärmeenergie teils in Form von Strahlung , teils per Konvektion unmittelbar an den Raum ab. Die effizientesten Kaminöfen erreichen Wirkungsgrade von über 80%. Grundöfen (Synonym Speicheröfen ) geben die meiste Wärme durch Strahlung ab. Der Wärmeübergang an die Umgebungsluft und der Wärmedurchgang durch das Material des Ofens (Stahl, Schamotte, Naturstein, Glas) sind abhängig von der Brenntemperatur im Feuerungsraum. Mit der höher werdenden Temperatur nimmt der Strahlungswärmeanteil im Vergleich zu dem durch Konvektion übertragenen Wärmestrom zu.

 

Luftzufuhr

  • Sogenannte Primärluft, deren Zufuhr meist geregelt werden kann, wird von der Aschenlade ausgehend durch den Rost zum Brennraum geführt und stellt die Verbrennung und damit verbunden die Erhitzung der Brennstoffe sicher.
  • Sekundärluft wird durch den Kaminzug vom Holzfach (unten) ausgehend durch Luftkanäle angesaugt. Die Luftkanäle umgeben den Brennraum, dadurch wird diese Sekundärluft stark erhitzt. Der Eintritt in den Brennraum erfolgt meist nahe von Glasscheiben, die Scheiben werden dadurch hinterspült und erwärmt, wodurch die Scheiben nicht mit Dampf oder sonstigen kondensierbaren Stoffen beschlagen und trübe werden. Die Sekundärluft führt dazu, dass die aus dem Holz ausgetretenen brennbaren Dämpfe ihre Zündtemperatur erreichen und verbrennen.
  • Zusätzliche Tertiärluft führt zu einer weiteren Nachverbrennung der Abgase und geringerem Ausstoß unverbrannter Rauchgasbestandteile.

 

Wasserführende Kaminöfen

Moderne, 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 und verhindern gleichzeitig ein Überheizen des Aufstellungsraums. In Verbindung mit dem Heißwasserspeicher der Heizungsanlage kann die Energie aus dem Feuer am Abend auch noch am nächsten Morgen, zum Beispiel zum Duschen, genutzt werden. In Deutschland ist für die wasserführenden Kaminöfen, die druckführend sind, 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 die thermische Ablaufsicherung hingegen nicht, 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 aufweist, 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 besonders einfach. Das gilt nicht nur für das Anheizen, sondern auch für den laufenden Betrieb. Dank der automatischen Pelletzufuhr und der Programmierbarkeit kann auch in Abwesenheit für Wärme gesorgt werden und das ständige Nachlegen von Holz, wie bei einem Kaminofen notwendig, entfällt. Ein weiterer Vorteil von wasserführenden Pelletöfen ist die Förderungsfähigkeit durch die BAFA.

 

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 Ersten Bundes-Immissionsschutzverordnung . Hierin sind Anforderungen an den Umweltschutz aufgeführt, die der Hersteller des Kaminofens und, nach der Inbetriebnahme der Feuerstätte, der Betreiber einzuhalten haben. Die Durchführungsbestimmungen sind in der „Erste Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes“ zu finden.

Moderne Kaminöfen, die mit erneuerbaren Energien wie Brennholz , Holzbriketts , Holzpellets oder Bioethanol beschickt werden, tragen im Gegensatz zu den mit fossilen Brennstoffen beschickten Öfen weniger zum Treibhauseffekt bei.

Wegen der niedrigen Verbrennungstemperaturen und der gleichzeitigen Verbrennung von organischen Stoffen (z. B. Cellulose) und Chlor-haltigen Stoffen (z. B. NaCl = Kochsalz, zählt zu den wasserlöslichen Stoffen, die in Holz enthalten sind) bei Verwendung von Holz oder holzartigen festen Stoffen als Brennstoff entstehen in Kaminöfen hochgiftige Dioxine . Der überwiegende Teil hiervon verlässt die Brennkammer in den Abgasen, ein geringer Teil bleibt in Ruß und Asche zurück.

Während im Jahr 2005 von Holzöfen noch 19.000 t Feinstaub emittiert wurden, waren es 2012 bereits 27.000 t. Das Umweltbundesamt erwartet durch die ab 2010 in Kraft gesetzten Vorgaben, dass die Emissionen auf jährlich 20.000 t zurückgehen. Die 15 Millionen Öfen und Kamine in Deutschland stoßen damit mehr Feinstaub aus als der Straßenverkehr.

 

Energiebilanz

Für die wasserführenden Kaminöfen sind Mindestwirkungsgrade von 60 % in den verschiedenen Normen festgelegt. Für die nicht wasserführenden Kaminöfen gelten diese Anforderungen aktuell noch nicht. Der Wirkungsgrad einer Feuerstätte wird anhand von gemessenen Abgaswerten berechnet.

Bei der Verwendung von trockenem, abgelagertem Brennholz ersetzt die Energie aus 1 Raummeter Laubholz (ca. 500 kg, mit einem Energieinhalt von 2100 kWh) ca. 210 l (ca. 170 kg) Heizöl EL oder 200 m³ (166 kg) Erdgas. Für luftgetrocknete Holzscheite (Restfeuchte an Wasser 10–20 %) beträgt der Heizwert 3,9–4,6 kWh/kg. Der Heizwert ist auch abhängig von der Holzart (Nadelholz oder Laubholz). Viele Hersteller von Holzbriketts geben Energiegehalte von ca. 4,5 kWh/kg an. Im Mittel wiegt ein Brikett ca. 0,8–1 kg. Der Brennwert von Bioethanol wird mit ca. 8 kWh/kg angegeben.

Eine gute Verbrennung kann man an der hellgrauen bis grauen Asche erkennen, die keine Kohlereste 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.

 

Zulassungsvoraussetzung

Innerhalb des Europäischen Wirtschaftsraumes gibt es ein einheitliches und geordnetes Zulassungsverfahren für Kaminöfen und Heizungsherde. Es gibt aktuell zwei Verfahren für die Hersteller eine Zulassung für Feuerungsanlagen zu erhalten.

  • Zulassung basierend auf der CE-Kennzeichnung
  • Zulassung durch nationale Institute (in Deutschland das DIBt, Deutsches Institut für Bautechnik )

Beide Zulassungen gelten innerhalb der gesamten EU.

zu a) Um eine CE-Kennzeichnung führen zu können, müssen die Hersteller die Feuerungsanlage bei einem anerkannten Messinstitut (zum Beispiel TÜV) nach einer von allen EG-Mitgliedstaaten anerkannten Euronorm wie EN 12815, EN 13221, EN 13240 oder EN 14785 prüfen lassen. Diese Prüfung nach EN ergibt den Nachweis der Einhaltung aller sicherheitstechnischen Anforderungen und den Nachweis der Einhaltung europaweit einheitlicher Anforderungen an den Umweltschutz. Nur Feuerungsanlagen, die diese Prüfung erfolgreich abgeschlossen haben, dürfen die CE-Kennzeichnung führen. Die CE-Kennzeichnung ist auf dem Typenschild der Feuerungsanlage anzubringen, das die jeweilige Euro-Prüfnorm und weiterhin Angaben zu den Emissionen, zum Beispiel von Feinstaub oder die den Feinstaub enthaltenden Gesamtstaub nennen muss. Betreiber einer Feuerungsanlage mit dieser CE-Kennzeichnung können von der Richtigkeit der Angaben ausgehen.

zu b) Feuerungsanlagen, die wesentlich von einer Euronorm abweichen und die nach einer nationalen Norm, wie beispielsweise der DIN 18895, DIN 18892, DIN 18882 oder DIN 18894 geprüft wurden, werden an einem nationalen Institut (in Deutschland dem DIBt) auf die Einhaltung der Sicherheitsaspekte hin geprüft. Der erfolgreiche Nachweis erfolgt durch ein Zertifikat dessen Nummer auf dem Typenschild vom Hersteller anzugeben ist.

Es muss entweder eine CE-Kennzeichnung mit der Nennung der Prüfnorm oder eine nationale Zulassungsnummer auf dem Typenschild vorhanden sein. Beides zusammen ist nicht zulässig, da sie einander aufgrund rechtlicher Zuständigkeiten ausschließen.

Verkauft ein Hersteller Feuerungsanlagen mit CE-Kennzeichnung, ohne eine Prüfung nach Euronorm bestanden zu haben, oder ohne eine nationale Zulassung erhalten zu haben, macht er sich strafbar. Der Kaminkehrer achtet auf das Vorhandensein einer CE-Kennzeichnung oder einer Zulassungsnummer bei der Abnahme der Feuerungsanlage.

 

Betriebssicherheit

Die Stiftung Warentest weist darauf hin, dass Ethanol-Kamine gefährlich sein können, weil die Flamme aus dem Gerät schlagen kann, insbesondere während des Nachfüllens. Die Flamme kann sich leicht ausbreiten („ Verpuffung “) und schwere Verletzungen sind möglich. Deshalb sollte man niemals einen noch warmen Kamin nachfüllen.

Ferner sollten die Vorschriften der DIN-Norm 4734 zur Überprüfung von Ethanol-Kaminen eingehalten werden.

 

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 und werden 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 Verhütung eines Brandes 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.