Kapitel 9: Abgasführung

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Henriette Messner
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1 Kapitel 9: Abgasführung Dieses Kapitel gibt einen kurzen Überblick über die Möglichkeiten der Abgasführung bei Biomasseanlagen. Inhaltsverzeichnis 9 Abgasführung Grundlagen Schornsteinarten Dimensionierung Beispiel Sanierung Kennzeichnung 8

9 Abgasführung Der Schornstein ist wesentlicher Bestandteil des Heizsystems und muss vielfältige Anforderungen erfüllen. Er muss standsicher und widerstandsfähig gegen Wärme, Abgas und Rußbrände sein.

2 9 Abgasführung Der Schornstein ist wesentlicher Bestandteil des Heizsystems und muss vielfältige Anforderungen erfüllen. Er muss standsicher und widerstandsfähig gegen Wärme, Abgas und Rußbrände sein. 9.1 Grundlagen Die Verbrennungsabgase haben eine höhere Temperatur als die Luft im Freien. Im Schornstein und in ansteigenden Teilen des Verbindungsstücks entsteht eine Auftriebskraft, die den Transport der Abgase bewirkt. Der notwendige Auftrieb wird durch entsprechende Dimensionierung des Schornsteins und Verbindungsstücks sowie durch exakte Abstimmung auf die Gegebenheiten des Wärmeerzeugers sichergestellt. Abb. 1: Druckverlauf im Abgasstutzen der Feuerstätte in Abhängigkeit vom Kamindurchmesser Quelle: Schiedel: Grundlagen der Kamintechnik, Bei sehr großem Kamindurchmesser 1 stellt sich ein relativ kleiner Unterdruck ein, da die Verbrennungsabgase im Schornstein stark abkühlen. Der Kamin ist überdimensioniert 1 ( Kamin hat zweierlei Bedeutung: grundsätzlich wird damit die Feuerstätte (zb offener Kamin) bezeichnet; Kamin wird im Sprachgebrauch jedoch auch oft als Synonym für den Schornstein bzw. Rauchfang verwendet) Seite 2

3 (5). Im optimalen Auslegungsbereich (3) ist die Auftriebskraft auf Grund geringerer Abkühlung der Gase vergrößert. Die Strömungswiderstände nehmen auf Grund niedriger Strömungsgeschwindigkeit nur geringfügig zu. Im Überdruckbereich (1) ist ein sicherer Betrieb der Feuerungsanlage nicht mehr möglich, da die Strömungswiderstände bei abnehmendem Kamindurchmesser merklich zunehmen und sich folglich kein ausreichender Unterdruck im Schornstein für den Abtransport der Abgase einstellt 2. Auf seinem Weg von der Feuerstätte über das Verbindungsstück und den Schornstein kühlt das Verbrennungsabgas ab. Eine zu starke Abkühlung muss vermieden werden, da es sonst zur Unterschreitung der Taupunkttemperatur kommen kann. Abb. 2 zeigt die Taupunkttemperatur verschiedener Brennstoffe in Abhängigkeit von der Luftverhältniszahl 3. Abb. 2: Taupunkttemperatur verschiedener Brennstoffe in Abhängigkeit von der Luftverhältniszahl 3 Quelle: ÖNORM EN : Abgasanlagen Wärme- und strömungstechnische Berechnungsverfahren, Österreichisches Normungsinstitut (Hrsg.), Wien 2006 Sobald die Temperatur des Abgases unter die Taupunkttemperatur fällt, kommt es zu Kondensatbildung, Versottung kann die Folge sein. Bei Feuerungsanlagen mit niedrigen Abgastemperaturen und hohen Taupunkttemperaturen ist die Gefahr der Kondensatbildung deshalb besonders groß. Die Unterschiede bei den Taupunkttemperaturen der einzelnen Brennstoffe sind vor allem auf unterschiedliche Wassergehalte und chemische Zusammensetzung zurückzuführen. 2 Schiedel: Grundlagen der Kamintechnik, Um eine möglichst vollständige Verbrennung zu erreichen, weicht die zugeführte Luftmenge in der Regel vom stöchiometrischen Luftbedarf (theoretisch erforderlicher Luftbedarf) ab. Die Abweichung wird durch die Luftverhältniszahl λ (Verhältnis der zugeführten Luftmenge zur stöchiometrischen Luftmenge) gekennzeichnet. Seite 3

4 9.2 Schornsteinarten Abb. 3 zeigt die Entwicklung und Charakteristika verschiedener Schornsteinarten. Abb. 3: Schornsteinarten Quelle: eigene Darstellung, in Anlehnung an ÖNORM EN : Abgasanlagen Wärme- und strömungstechnische Berechnungsverfahren, Österreichisches Normungsinstitut (Hrsg.), Wien 2006 Seite 4

5 Veränderungen beim Brennstoffeinsatz sowie die Weiterentwicklung der Feuerungsanlagen haben zu ständigen Änderungen in der Schornsteintechnik geführt. Der einschalige, gemauerte Schornstein war lange Zeit die gebräuchlichste Ausführung im Kaminbau. Für eine einfachere und schnellere Montage bot sich der einschalige Schornstein aus Formstücken an. Mit dem zunehmenden Einsatz von Ölfeuerungsanlagen war zusätzlich zur Stand- und Brandsicherheit auch die Säurebeständigkeit gefordert. Dies führte zum zweischaligen Schornstein. Das Innenrohr aus Schamotte ist säurebeständig, während der Außenmantel die Standsicherheit gewährleistet. Beide Bauteile gemeinsam brachten die Brandsicherheit. Der dreischalige Schornstein stellt nun den Stand der Technik dar. Hauptgrund für dessen Entwicklung war die Entwicklung von Feuerungsanlagen mit niedrigeren Abgastemperaturen. Das Innenrohr, welches aus säurebeständigem Schamotte besteht, ist mit einer speziellen Wärmedämmschicht umgeben. Die Außenschale besteht aus Formstücken und gewährleistet die Standsicherheit. Mit der Wärmedämmung wird verhindert, dass die gering temperierten Abgase im Kamin zu stark abkühlen. Außerdem muss die Wärmedämmschicht Wärmedehnungen der Innenschale kompensieren. Die derzeit letzte Stufe der Entwicklung stellt der feuchtigkeitsunempfindliche Schornstein mit integrierter Verbrennungsluftzuführung dar. Das Innenrohr aus dünnwandiger Keramik ist von einem Ringspalt umgeben, in dem die Verbrennungsluft geführt und vorgewärmt wird. Die Außenschale besteht aus einem Leichtbetonmantelstein mit integrierter Schaumbetonwärmedämmung. Mit diesem System ist die Verbrennungsluftzuführung bei dichter Bauausführung bzw. für raumluftunabhängige Feuerungsanlagen sichergestellt Dimensionierung Die richtige Bemessung des Kaminquerschnitts ist die Grundlage und Voraussetzung für die einwandfreie Funktion jeder Feuerungsanlage. Der passende Kaminquerschnitt sorgt zusammen mit der wirksamen Kaminhöhe für den notwendigen Förderdruck und somit für den Abzug der Abgase über Dach ins Freie bei Unterdruck im Schornstein. Bezüglich Kaminsystem und Kamindimensionierung ist es ratsam, bereits in der Planungsphase den zuständigen Rauchfangkehrer einzubeziehen. Dieser hat die Abgasanlage vor der erstmaligen Inbetriebnahme der Feuerungsanlage zu überprüfen und einen Befund über das Prüfergebnis auszustellen. In ÖNORM EN ist die strömungsmechanische Berechnung von Abgasanlagen vorgegeben. Grundlagen für die Bemessung sind in erster Linie: 4 ÖNORM EN : Abgasanlagen Wärme- und strömungstechnische Berechnungsverfahren, Österreichisches Normungsinstitut (Hrsg.), Wien Seite 5

- Kaminsystem - Eingesetzter Brennstoff - Heizleistung in kw - Kaminhöhe ab Rauchrohranschluss - Abgastemperatur Richtwerte für den Kamindurchmesser werden grundsätzlich vom Kesselhersteller in den

6 - Kaminsystem - Eingesetzter Brennstoff - Heizleistung in kw - Kaminhöhe ab Rauchrohranschluss - Abgastemperatur Richtwerte für den Kamindurchmesser werden grundsätzlich vom Kesselhersteller in den technischen Daten angegeben. Diese gelten für die jeweilige Anlagengröße bei durchschnittlichen baulichen Gegebenheiten. Hersteller bieten Querschnitts-Diagramme für eine vereinfachte Bemessung an Beispiel Kamindurchmesser eines feuchtigkeitsunempfindlichen Kamins für eine Pelletsfeuerung und eine Scheitholzfeuerung. Abb. 4: Kamindurchmesser bei Pelletfeuerung Quelle: Schiedel: Handbuch Schiedel Absolut, der Universalkamin, Seite 6

7 Der Kamindurchmesser für eine 15 kw Pelletsfeuerung mit Verbrennungsgastemperatur 190 C und für eine Kaminhöhe von 12 m beträgt 14 cm. Abb. 5: Kamindurchmesser bei Scheitholzfeuerung Quelle: Schiedel: Handbuch Schiedel Absolut, der Universalkamin, Der Kamindurchmesser für eine 15 kw Scheitholzfeuerung mit Verbrennungsgastemperatur 240 C und für eine Kaminhöhe von 12 m beträgt 18 cm. 9.4 Sanierung Soll eine Holzfeuerung in einem Altbau eingebaut werden, so ist der Zustand des Schornsteins unbedingt zu beachten. Für die Beurteilung des Zustands und die Planung von Sanierungsmaßnahmen ist es unabdingbar, den zuständigen Rauchfangkehrer zu Rate zu ziehen. In der Regel wird eine Sanierung (zusätzliche Wärmedämmung, Querschnittsverengung, Einzug von feuchtigkeitsunempfindlichen Rohren) erforderlich sein. Damit kann die für Feuerungen mit niedrigen Abgastemperaturen nötige Feuchtigkeitsunempfindlichkeit des Schornsteins gewährleistet werden 5. 5 Informationsdienst Holz: Holzbauhandbuch, Reihe 6, Pelletheizungen Technik und bauliche Anforderungen, Seite 7

9.5 Kennzeichnung Ab dem 01.01.2004 dürfen nur noch Kaminsysteme eingebaut werden, die das ÜA- Zeichen besitzen. Nur dann ist ein positiver Befund durch den Rauchfangkehrer möglich.

8 9.5 Kennzeichnung Ab dem dürfen nur noch Kaminsysteme eingebaut werden, die das ÜA- Zeichen besitzen. Nur dann ist ein positiver Befund durch den Rauchfangkehrer möglich. Das ÜA-Zeichen ist der Nachweis, dass das Kaminsystem nach österreichischem Standard geprüft und überwacht wird und dient somit dem Konsumenten als Qualitätsnachweis. Auch der Rauchfangkehrer darf nach dem 1. Jänner 2004 eine Kaminanlage nur dann für positiv abnehmen, wenn sie das ÜA - Zeichen trägt. Durch das Inkrafttreten einer entsprechenden europäischen Norm ist es für Hersteller von Kaminen möglich, für ein Produkt ein CE-Zeichen zu erhalten. Für ein klassisches Kaminsystem gibt es zwei CE-Zeichen, eines für rußbrandbeständige Kamine und eines für feuchtigkeitsunempfindliche Kamine. Seite 8

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