Grundofen

Das Prinzip eines Hypokaustenheizung kommt aus der Römerzeit. Aber zu Beginn des Mittelalters setzte sich in Mitteleuropa dieses Prinzip in Form eines Grundofens durch. Mit diesen Öfen ist es möglich, mehrere Räume zu beheizen und gleichzeitig die Strahlungswärme im Aufstellungsraum zu nutzen.

Die heutigen Grundöfen arbeiten hauptsächlich mit Strahlungswärme, weil auf Lüftungschächte verzichtet wird. Jeder Ofen ist ein Einzelstück (Unikat), weil er von einem Ofensetzer (Kachelofen- und Luftheizungsbauer/-in) vor Ort hergestellt wird.

Das Feuer wird auf dem Grund des Ofens entzündet. Dieser Ofen hat kein Ascherost bzw. Aschekasten. Die Wärmeabgabe erfolgt zu 85 % durch Strahlung und nur zu 15 % durch Konvektion an der Ofenwand. Da der Ofen eine großen Speichermasse hat, dauert es eine länger Zeit bis der Ofen Warme abgibt. Eine relativ große Brennstoffmenge wird in kurzer Zeit mit hohem Luftüberschuss sehr schadstoffarm verbrannt. Die freigesetzte Energie wird iin der Ofenmasse gespeichert und langsam an den Raum abgegeben.

Die feuer- und rauchgasberührten Flächen bestehen aus Schamottesteinen, weil bei der Verbrennung hohen Temperaturen  auftreten. Das Speichermaterial kann aus Back-, Speck-, Beton- und Ziegelsteinen bestehen. Die Speichermasse wird der Leistung der Befeuerung angepasst und ist zur Raumseite möglichst groß. Die Ofenaußenfläche kann verputzt oder gekachelt werden.

Ein Lehmofen wird aus Schamottsteinen und weich gebrannten Mauersteinen gemauert und anschließend mit Lehm verputzt. Vom Feuerraum des Ofens gehen lange keramische Züge (3,00 bis 15 Meter!) zum Schornstein, wobei die Wärme der Rauchgase im Zug an die Steine des Feuerraums und der Züge abgegeben wird. Diese können sie dann über Stunden über ihre Oberfläche gleichmäßig an den Raum abgeben.

Vorteile des Grundofens:

• kein Ascherost, kein Aschekasten
• Verbrennungstemperaturen von über 1100 °C
• fast vollkommene Verbrennung, geringer Ascheanfall
• Reine Strahlungswärme, die Raumluft bleibt unbelastet
• die Luftfeuchtigkeit im Raum wird kaum verändert
• einmalige Feuerung in 24 Stunden
• nur zwei bis drei Reinigungen im Jahr
• ca. nur drei bis vier Raummeter Holzverbrauch pro Heizperiode
• sparsame, umweltfreundliche und komfortable Befeuerung
• individuelle Planung für jedes Haus (Unikat)

Nachteile des Grundofens:

• nicht- bzw. schlechtregelbare Wärmeabgabe
• Aufstellung in einem möglichst großem Raum
• die Wärmestrahlung darf nicht behindert werden
• nur Holzfeuerung möglich
• fachgerechte Planung und Montage notwendig

Das Funktionsprinzip eines Rocket Mass Stoves basiert auf einer Mischung von Hypokaustenheizung, Grundofen, Pelletofen und Naturzug-Holzvergaserofen.

Ein Grundofen darf erst in Betrieb genommen werden, wenn er nach der Erstellung trocken ist. Der Ofen muss vor dem ersten Anfeuern ca. vier Wochen mit offener Türe gut durchlüftet werden.

Die erzeugte Wärmemenge wird in der Ofenmasse gespeichert und dann langsam über die Oberfläche des Ofens durch Wärmestrahlung abgegeben. Die Wärmeabgabe kann bei einmaliger Aufheizung bis zu 24 Stunden betragen. Der Grundofen ist auf Grund seiner Speichermasse ein träge reagierendes Heizsystem und dadurch weniger geeignet, einen kalten Raum schnell  aufzuheizen. Deshalb sollte der Ofenwährend der Heizperiode, regelmäßig zu nutzen. Dann ist der Ofen immer warm sein, was auch der Trägheit und der Lebensdauer entgegenkommt.

Bei der ersten Inbetriebnahme muss Ofen langsam aufgeheizt werden. Dabei wird in den ersten Tagen der Ofen nur mit wenig Brennmaterial leicht geheizt und in dieser Zeit darf die Verbrennungsluftklappe der Ofentür nicht geschlossen werden, bis nach ca. einer Woche des Trockenheizens der Ofen richtig trocken ist.

Da der Grundofen kein Dauerbrandofen ist, darf er nur maximal morgens und abends mit naturbelassenem, trockenem Scheitholz aufgeheizt werden und ist rund um die Uhr warm. Der Ofen hat keine automatische Befeuerung. Deshalb muss die richtige Brennholzmenge nach der Heizleistung des Ofens und den Witterungsverhältnissen angepasst werden. Dabei reicht in den Übergangszeiten eine einmalige Beheizung pro Tag. Die richtige Brennstoffmenge ergibt sich aus der Ofenberechnung, wobei für einen sauberen Abbrand mindestens 50 % der zulässige Holzmenge verbrannt werden muss.

Das Brennholz muss weniger als 20 % Restfeuchte haben.  Feuchtes Holz kann den Ofen zerstören und zum völligen Verschluss des Rauchgaszuges durch Rußablagerungen (Glanzruß) und einer Verpuffung führen. Die schlimmsten Folgen können eine Versottung des Schornsteins und ein Schornsteinbrand sein.

Das Holz verbrennt in kurzer Zeit (ca. eine Stunde.) und entwickelt dabei dann eine sehr große Leistung, die über die heißen Rauchgasen entzogen und in der großen Masse des Ofens gespeichert wird. Die Luftzufuhr darf den Verbrennungsvorgang nicht drosseln, damit keine Schwelgase und Russablagerungen entstehen. Außerdem kann auf Grund von Schwelgasen durch eine plötzliche Sauerstoffzufuhr eine Explosion entstehen.

Schlussfolgerung > Solange das Holz brennt bleibt die Luftzufuhr völlig geöffnet und wenn nur noch Glut und keine Flamme mehr zu sehen ist, wird die Luftzufuhr komplett geschlossen. Dadurch wird der Ofen nicht von innen auskühlt und er kann die gespeicherte Leistung in den Aufstellraum abgeben.

Bei der Verbrennung fällt nur sehr wenig Asche an (ca. 1,5% der eingesetzten Holzmenge) und diese sollte erst teilweise entnommen werden, wenn der Ascheraum zuviel Asche enthält. Holz verbrennt am besten auf einem Aschebett (Glutbett). Deshalb sollte immer einen Teil der Asche im Feuerraum bleiben.

Die erste innere Reinigung des Ofens sollte nach der ersten vollen Heizperiode durchgeführt werden. Dazu werden die Putzdeckel entfernt und die Züge mit einem Rohrbesen gekehrt. Danach wird mit einer Bürste oder einem speziellen Staubsauger die vorhandene Flugasche und Ruß entfernt. Anschließend werden die Putzdeckel wieder eingesetzt.
Je nach dem dabei festgestellten Anfall an Flugasche und Ruß in den Zügen kann der Reinigungsintervall nach ein oder zwei Heizperioden wiederholt werden.

Besonders im gewerblichen Bereich gibt es große hohe Räume (Fertigungs- und Lagerhallen, Werkstätten, Verkaufsräume, Sporthallen, Zelte). Hier staut sich die warme Raumluft unter der Decke und führt dort zu hohen Wärmeverlusten durch das Dach.

Auf Grund der offenen Bauweise kann sich die warme Luft einer Ofenheizung in sehr hohen Räumen unter der Decke "aufhängen". Nicht nur bei einfachen Kamin- oder Warmluftöfen, sondern auch bei Grund- oder Specksteinöfen (Strahlungswärme) erwärmt sich die Raumluft. Eine evtl. vorhandene kontrollierte Wohnungslüftung (KWL) kann diese Wärme nicht nach unten abtransportieren.

Die gestaute warme Luft kann aufwendig durch eine lüftungstechnische Anlage zurück in das Gebäude transportiert werden. Aber aus Kostengründen kann der Einsatz von Deckenventilatoren sinnvoller sein.

Mit diesen Wärmerückführungssystem kann das Wärmepolster im Deckenbereich am effektivsten abtransportiert und über eine temperaturgesteuerte Drehzahlsteuerungen kommt die Wärme wieder in den Aufenthaltsbereich. Bei der Planung dieser Ventilatoren ist die Wurfweite (8 m bis 20 m) zu beachten. Die Luft muss zugfrei, aber gut durchmischt, in den Aufenthaltsraum gefördert werden.

Die Deckenventilatoren sorgen bis in die hintersten Winkel des Deckenbereiches für eine leichte Luftbewegung und unterdrücken die Kondensation von Feuchtigkeit. Dadurch wird eine Schimmel- und Rostbildung vermieden.