Bis ins 14. Jahrhundert wurden die
Rauchgase durch
Tor- und Fensteröffnungen oder eine an der
Decke oder dem
Dach angeordnete
Öffnung ins Freie abgeführt. Als hoher Komfort wurde in diesem Zusammenhang die
Hypokaustenheizung angesehen, denn hier wurden die
Rauchgase über Kanäle im Fußboden und den Wänden über das Dach nach außen geführt. Die
Geschichte der Schornsteintechnik beginnt im
15. Jahrhundert.
Mit der Weiterentwicklung der Wärmeerzeuger haben sich die Anforderungen an den Schornstein erheblich geändert. Früher erzeugten die Kohle- und Holzheizungen große Mengen heißer Abgase, die im Schornstein für einen starken Auftrieb sorgten. Deshalb reichte ein einfacher, gemauerter Schornstein aus Beton oder Ziegeln hoher Rohdichteklasse aus, denn er hielt den Temperatur- und Kondensatbelastungen stand.
Bei Öl- und Gasheizungen sieht es anders aus, denn diese erzeugen geringere Rauchgasmengen und Abgastemperaturen. Dadurch können die Abgase bei ungünstiger Witterung und/oder geringer Wärmedämmung der Schornsteine kondensieren und aggressive Säuren bilden. Deshalb müssen die Abgaszüge säurebeständig und wärmegedämmt werden. Die Wärmedämmung vermindert die Abkühlung der Rauchgase und vergrößert den Auftrieb und senkt damit die Neigung zur Kondensation und Versottung. Die Schonsteine haben von innen nach außen folgenden Aufbau: Innenrohr, Wärmedämmung (evtl. Luftschicht), Mantelstein. Bei der zunehmenden Brennwerttechnik kühlen die Abgase gewollt bis unter den Wasserdampftaupunkt ab. Brennwertkessel brauchen deshalb keine Wärmedämmung des Innenrohres. Durch die gezielte Abkühlung entsteht jedoch verstärkt Kondensat mit aggressiven Säuren. Dieses stellt hohe Anforderungen an das Innenrohr. Daraus folgt als Aufbau von innen nach außen: Innenrohr, Luftschicht, und/oder Dämmung, Mantelstein (Außenschale).
Bei sehr niedrigen Abgastemperaturen moderner Heizungen ist bei einschaligen Schornsteinen nicht mehr gewährleistet, dass die Abgase genügend Auftrieb haben (Betriebsweise "Unterdruck" bei genügend heißen Abgasen).
Klassifizierungen sind der DIN 18160-1 zu entnehmen. Daraus ergibt sich die Kennzeichnung einer Abgasanlage
Alle Rohre und Schächte, die Verbrennungsgase von Feuerstätten aufwärts ins Freie abführen, werden als Schornstein (Abgasanlage - DIN 18160-1) bezeichnet. Für freistehende Schornsteine, die im Industriebau vorkommen, gelten besondere Vorschriften (DIN 1056).
Nach der Einführung der neuen Landesbauordnungen und Feuerungsverordnungen wird der neue Oberbegriff "Abgasanlage" für alle Arten der Abgasführung verwendet. Die bisher üblichen Begriffe "Schornstein" oder "Kamin" treten immer mehr in den Hintergrund, sind aber in vielen Texten noch vorhanden.
Die DIN DIN 18 160-1 12/2001 befasst sich mit der "Planung und Ausführung von Abgasanlagen"
- Abführung von Abgasen von Feuerstätten mit festen, flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen
- Abführung von Abgasen von Wärmepumpen, Blockheizkraftwerken, ortsfesten Verbrennungsmotoren
- Verwendung von Bauprodukten für Abgasanlagen
Die Verbrennungsgase unterscheiden sich in Rauchgas (feste Brennstoffe und [flüssige Brennstoffe]) und Abgas (gasförmiger Brennstoff, [flüssige Brennstoffe]).
Schächte und Kanäle, die der Entlüftung dienen, sind keine Schornsteine.
Wrasenabzüge haben nur Dämpfe, Lüftungsschächte nur verbrauchte Luft
abzuführen.
Schornsteine haben zwei wichtige Aufgaben zu erfüllen:
Schornsteinwirkung
Bei einem Schornstein besteht ein
Druckunterschied
(Differenzdruck) zwischen dem Gasdruck im Rauchrohr und dem Druck der
umgebenden
Luft. Dabei herrscht im Schornstein ein
Unterdruck, da sich
die durch die
Verbrennung erwärmte
Luft ausdehnt und deren Dichte
dadurch geringer wird als die der
Außenluft (
Verbrennungsluft).
Die
erwärmte
Luft und die heißen
Rauchgase steigen nach oben und um den
entstandenen Druckunterschied auszugleichen, strömt die kalte
Verbrennungsluft über die Brennstelle nach. Man nennt diesen Vorgang
Schornstein- oder Kaminzug.
Die Zugwirkung ist um so größer, je größer der
Temperatur- und
Dichteunterschied zwischen
Rauchgas und
Außen-/
Verbrennungslufttemperatur sind.
Versuch
Bei einer brennende Kerze, die an die geöffnete
Reinigungsöffnung eines
Schornsteins, der in Betrieb ist, gehalten wird, wird die Flamme zur
Öffnung hin abgelenkt. Die abgelenkte Flamme zeigt, dass im Schornstein
eine Gasströmung besteht. Eine Gasströmung entsteht durch das Bestreben
der Gase, Druckunterschiede auszugleichen.
Nach der Einführung der neuen Landesbauordnungen und Feuerungsverordnungen wird der neue Oberbegriff "
Abgasanlage“ für alle Arten der
Abgasführung verwendet. Die bisher üblichen Begriffe "Schornstein“ oder " Kamin“ treten immer mehr in den Hintergrund, sind aber in vielen Texten noch vorhanden.
In
Abgasanlagen müssen Rauch-/
Abgase von
Feuerstätten für feste
Brennstoffe in Schornsteine eingeleitet werden, die u. a. gegen
Rußbrand beständig sein müssen. Bei der Einleitung der
Abgase von
Feuerstätten für flüssige oder gasförmige
Brennstoffe muss die
Abgasleitung je nach Betriebsweise der
Feuerstätte für Über- oder
Unterdruck (
Differenzdruck) geeignet sein.
Die
Abgasanlage mit Rauchrohrführung leitet die
Rauchgase von den verschiedenen Feuerstellen (
Heizkesseln) durch den Schornsteinzug (
thermischer Auftrieb) über das Dach ins Freie. Der Schornsteinzug (Differenzdruck) wird bei der vorgeschriebenen Messung nach der Bundes-Immissionsschutz-Verordnung durch den
Bezirksschornsteinfeger (Bezirkskaminkehrer) in Millibar (
mbar) oder Hektopascal (
hPa) gemessen.
Einsatzbereiche von Abgasanlagen Neubau
Für
Niedertemperaturkessel und
Brennwertgeräte werden geeignete Schornsteine und
Abgasleitungen verwendet.
- Für Niedertemperaturkessel sowie Wärmeerzeuger mit niedrigen
Abgastemperaturen sind gut wärmegedämmte oder bei
Taupunktunterschreitung feuchteunempfindliche Schornsteine oder
Abgasleitungen notwendig
- Bei Brennwertgeräten kann die Abgastemperatur
unter 40 °C liegen. Wegen des geringen thermischen
Auftriebs werden bei Brennwertgeräten Abgasleitungen mit
Überdruck betrieben -
Im Unterdruckbetrieb ist der Anschluss an feuchteun-empfindliche
Schornsteine oder Abgasleitungen möglich, wenn der Funktionsnachweis
nach DIN 4705 erbracht wurde.
Bestandbauten
Vor einem
Kesseltausch muss geprüft
werden, ob der vorhandene Schornstein für den Einsatz des neuen
Wärmeerzeugers geeignet ist. Die technischen Merkmale moderner
Wärmeerzeuger können die Eignung des vorhandenen Schornsteins
einschränken:
- Die Leistung eines neuen Wärmeerzeugers wird gegenüber dem vorhandenen Wärmeerzeuger (oft überdimensioniert)
reduziert. Daraus ergibt sich ein geringerer Abgasmassenstrom - Neue Wärmeerzeuger haben geringe Abgasverluste durch eine niedrige Abgastemperatur und einen geringen Luftüberschuss (hoher CO2-Gehalt)
-
Die geringere Leistung des Wärmeerzeugers führt bei gleicher Heizlast
zu längeren Laufzeiten des Brenners. Dadurch verringern sich die
Brennerstillstandszeiten und somit die Zeiten, in denen eventuell
angefallene Feuchtigkeit durch nachströmende Luft abtrocknen könnte
Die Reinigungsöffnung (Reinigungsklappe, Reinigungsverschluss, Putztür) in einer Abgasanlage (Schornstein) gehört zu den bauaufsichtlichen Anforderungen. So muss jede Anlage an ihrer Sohle eine untere Reinigungsöffnung haben, die mindestens 20 cm tiefer als der unterste Feuerstättenanschluss (Rauchrohr, Abgasrohr) angeordnet sein muss. Besonders bei Metallschornsteinen muss ein Kondensatablauf mit Syphon vorgesehen werden.
Eine zweite (obere) Reinigungsöffnung ist dann notwendig, wenn der Schornstein nicht von der Mündung aus gereinigt werden kann. Sie kann im Dachraum oder über dem Dach eingesetzt werden.. Bei schräg geführten Rauchschornsteinen kann der Bezirksschonsteinfegermeister eine weiter Reinigungsöffnung verlangen.
Die Maße der Reinigungsöffnungen sind von der Anordnung (senkrechte oder waagerechte Abgasleitung, einwandige Verbindungsstücke), von der Art der Brennstoffe (gasförmig und flüssig, fest) und der Form (eckig oder rund) abhängig. Die Reinigungsöffnung muss einen Mindestabstand von 40 cm von entzündlichen Bauteilen entfernt sein, wenn kein spezieller Strahlungsschutz vorhanden ist, mit einem Zusatzschutz 20 cm. Unter einer Reinigungsöffnung muss ein besonderer Schutz vorhanden sein. Wenn der Bodenbelag (Holzdielen, Pakett, Teppichboden) brennbar ist, dann muss der Hauseigentümer gewährleisten, dass darunter ein Brandschutz vorhanden ist, der aus nicht brennbaren Stoffen (Fliesen, Stahlblech) in einer Tiefe von bis zu 50 cm sein muss. Für Schornsteine mit größerem Querschnitt, die zur Reinigung oder Prüfung von innen eingesehen und bestiegen werden müssen, schreibt der Gesetzgeber eine Einsteigöffnung (> 60 cm hoch und > 40 cm breit) an der Sohle vor. Bei einem lichten Querschnitt des Schornsteins von 60/60 cm müssen Steigeisen im Inneren angebracht sein.
Reinigungsöffnungen mit Verschlüssen sind entsprechend den "Besonderen Bestimmungen des Deutschen Instituts für Bautechnik" (DIBt), das Prüfzeichen zugeteilt, auszuwählen und einzubauen.