Schornsteine: Funktionsweise, Bauarten und Anforderungen
Schornsteine befinden sich in oder außerhalb aller Gebäude, in denen Vorrichtungen zur Wärmeerzeugung Verbrennungsgase produzieren. In Wohnhäusern zählen zu diesen sogenannten Feuerungsanlagen alle Heizungsanlagen, die mittels der Verbrennung von Kohle, Gas, Öl oder Holzbrennstoffen Wärme erzeugen, aber auch Kamine und Kaminöfen mit Holzbefeuerung. Die grundsätzliche Aufgabe eines Schornsteins ist es, die Abgase und Rauchgas, die bei der Verbrennung entstehen, über das Dach ins Freie abzuführen. Je nach Bauweise des Schornsteins und der Feuerungsanlage wird der zur Verbrennung notwendige Sauerstoff der Raumluft entzogen oder aber über einen Frischluftzug im Schornstein zugeführt.
Funktionsweise eines Schornsteins
Die typische Bauform eines Schornsteins als vertikaler Schacht, der über das Dach hinausragt, ist seiner Funktion geschuldet. Diese basiert auf dem sogenannten Kamineffekt und lässt sich am Wirkungsprinzip eines Hauskamins mit offener Feuerstelle entsprechend erläutern.
Wird ein Feuer in einem Kamin entzündet, erwärmt sich die Luft im darüberliegenden Schornsteinzug. Die warme Luft weist eine geringere Dichte auf als die Außenluft am oberen Ende des Schornsteins. Dieser Dichteunterschied führt wiederum zum Aufsteigen der erwärmten Luft. Am unteren Ende des Kamins entsteht hierdurch ein Unterdruck, wodurch kalte Luft nachströmt. Dieses Nachströmen sorgt für eine kontinuierliche Versorgung des Feuers mit Sauerstoff. Gleichzeitig wird durch diesen Vorgang verhindert, dass Rauchgase in die Wohnräume gelangen. Die Abmessungen und die Beschaffenheit des Schornsteins müssen allerdings genau auf die auftretende Hitze und die entstehende Rauchgasmenge abgestimmt sein, damit der Kamin einwandfrei funktioniert.
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Schornsteinarten von Hausschornsteinen
Eine Verbrennungsanlage, ob Heizungsanlage oder Kamin, kann nur dann ordnungsgemäß arbeiten, wenn Brennstoff, Feuerung und Schornstein präzise aufeinander abgestimmt sind. Welches Material zur Errichtung des Schornsteins infrage kommt, ist ebenfalls abhängig vom verwendeten Brennstoff, aber auch von der Hitzeentwicklung. Die Konstruktionsart des Schornsteins wiederum ist unter anderem davon beeinflusst, ob das Heizgerät oder der Ofen raumluftabhängig oder raumluftunabhängig funktioniert, je nachdem ob die Verbrennungsluft durch den Schornstein oder den Innenraum zugeführt wird. Nach der Bauweise werden Schornsteine in folgende Typen unterschieden:
- Einschalige Schornsteine sind vertikale Schächte, die im Mauerwerksverband gemauerte oder aus mineralischen Formsteinen hergestellte werden.
- Zweischalige Schornsteine bestehen aus einer mineralischen Außenhülle, die für die Standsicherheit sorgt und einem Innenrohr, in dem das Abgas abgeführt wird.
- Dreischalige Schornsteine bestehen ebenfalls aus einer mineralischen Außenhülle und einen Innenrohr. Hier ist das Innenrohr allerdings mit einer Dämmung versehen
Entwicklungen im Schornsteinbau
Einschalige Schornsteine aus Ziegelmauerwerk oder Formsteinen werden heute kaum noch gebaut, denn sie sind nur sehr eingeschränkt nutzbar. Durch die Verbreitung von Ölfeuerungsanlagen in der Mitte des letzten Jahrhunderts erhöhten sich die Anforderungen an Schornsteinanlagen. Da Heizöl Schwefelbestandteile enthält, mussten sie nicht nur brand- und standsicher, sonder auch säurebeständig sein. Dies führte zur Entwicklung des zweischaligen Schornsteins. Bei diesem Schornsteintyp sorgt ein Mantelstein für die Standsicherheit, während das Abgas in einem säurebeständigen Innenrohr aus Keramik, Kunststoff oder Edelstahl abgeführt wird.
Durch die Einführung von energieeffizienten Heizanlagen, deren Abgastemperaturen deutlich niedriger sind als bei normalen Gas- und Ölbrennern wurde der dreischalige Schornstein schließlich zum Standard. Bei diesen Schornsteinanlagen sorgt eine zusätzliche Wärmedämmschicht um das Innenrohr herum dafür, dass sich das Abgas nicht zu schnell abkühlt, im Schornstein kondensiert und somit Schäden anrichtet. Durch die Dämmung bleibt eine schnelle und reibungslose Abführung der Abgase gewährleistet. Neben der klassischen Bauart bestehend aus einem Mantelstein und einem gedämmten Innenrohr, kommen auch doppelwandige Edelstahl-Schornsteine infrage.
Sowohl bei zweischaligen als auch bei dreischaligen Anlagen existieren Systeme, bei denen die Verbrennungsluft für die Feuerstätte nicht aus dem Raum, sondern über den Schornsteinschacht zugeführt wird. Aufgrund dieser Doppelfunktion werden diese Schornsteine als Luft-Abgas-System, kurz LAS, bezeichnet. Erhältlich sind unter anderem Doppelrohr-Abgasleitung aus Edelstahl, bei denen die Zuluft über den Ringspalt zwischen einem Innen- und einem Außenrohr geführt wird.
Bei gemauerten oder aus Formsteinen bestehenden Schornsteinen wiederum wird der Luftraum zwischen Innenrohr und Mantelstein zur Luftzufuhr genutzt oder aber die Zuluft erfolgt über einen zweiten Schornsteinzug. Die einzügige Variante bietet den Vorteil, dass die angesaugte Verbrennungsluft durch das direkte Vorbeiführen am warmen Abgas bereits vorgewärmt wird. Bei Brennwertkesseln erhöht das die Energieeffizienz der gesamten Heizanlage zusätzlich.
Gerade bei der Niedrigenergiebauweise spielen LAS-Schornsteine eine wichtige Rolle, denn durch den raumluftunabhängigen Betrieb der Heizanlage ist eine besonders luftdichte Ausführung der Gebäudehülle realisierbar. Dies wiederum verringert die Wärmeverluste des Gebäudes und somit den Energieverbrauch zur Wärmeerzeugung.
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Anforderung an den Bau und Betrieb von Schornsteinen
Da ein nicht ordnungsgemäß funktionierender Schornstein im Haus eine Gefahrenquelle darstellt und auch zur Rauch- und Geruchsbelästigung in der nähren Umgebung führen kann, gibt es zahlreiche Anforderungen für den Betrieb und die Errichtung dieses Bauteils. Die Anzahl und die Komplexität der gesetzlichen Festlegungen erfordern ein spezielles Fachwissen und sind für den Laien kaum zu überblicken. Umfangreiche Vorschriften existieren zur Bauweise und betreffen vor allem den Brandschutz und die Standsicherheit, aber auch der Wärmeschutz und die Energieeffizienz spielen heute eine Rolle.
Von besonderer Bedeutung für die Errichtung und den Betrieb von Schornsteinen ist die DIN 18160 und die Feuerungsverordnungen (FeuVO) der einzelnen Bundesländer. Wer sichergehen will, dass sein Schornstein nach dem Bau oder der Sanierung abnahmefähig ist, sollte schon zu Beginn der Planung den zuständigen Schornsteinfeger ansprechen. Dieser übernimmt später sowohl die baurechtliche Abnahme nach der Rohbaufertigstellung als auch die Bescheinigung zur Betriebssicherheit nach der Fertigstellung des Schornsteins.
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