Schornstein und Abgasanlage

Begriffserklärungen, Unterschiede und Gemeinsamkeiten
Darstellung eines Haussschornsteins (Systemskizze)
Darstellung eines Haussschornsteins (Systemskizze)

Als Schornstein bezeichnet man alle Rohre und Schächte, die dazu dienen, Verbrennungsgase von Feuerstätten aufwärts ins Freie abzuführen.

In Wohnhäuser werden sie in der Regel eingebaut und nach DIN 18 160 als Hausschornsteine bezeichnet. Nicht als Hausschornsteine gelten freistehende Schornsteine, die im Industriebau vorkommen, und für die besondere Vorschriften gelten.

Nach der Art der Verbrennungsgase kann man allgemeinverständlich unterscheiden nach Rauchgasschornsteinen und Abgasschornsteinen. In Rauchgasschornsteinen werden die Verbrennungsgase fester oder flüssiger Brennstoffe, wie Kohle, Koks und Öl, abgeleitet. Abgasschornsteine dienen zur Ableitung von Abgasen gasförmiger oder flüssiger Brennstoffe.

Schächte und Kanäle, die der Entlüftung dienen, sind keine Schornsteine. Wrasenabzüge haben nur Dämpfe, Lüftungsschächte nur verbrauchte Luft abzuführen.

Schornsteine haben im Allgemeinen zwei wichtige Aufgaben zu erfüllen:

  • sie müssen die entstehenden Rauchgase bzw. Abgase sicher und unschädlich abführen,
  • sie müssen die zur Verbrennung erforderliche Luft ansaugen.

Schornstein – Abgasanlage

Die bisher üblichen Begriffe „Schornstein" oder auch „Kamin" für alle Arten von Abgasführungen kann nach Einführung der neuen Landesbauordnungen und Feuerungsverordnungen nicht mehr in der bisherigen Bedeutung benutzt werden, da sonst sprachliche Missverständnisse vorprogrammiert wären.

Neuer Oberbegriff für alle Arten der Abgasführung ist die „Abgasanlage".

Schornstein, Kamin oder Abgasleitung sind zwar zu Unterbegriffen geworden, lassen sich jedoch nicht immer vermeiden und werden im vorliegenden Text hin und wieder auch genannt werden.

In Abgasanlagen müssen Abgase von Feuerstätten für feste Brennstoffe in Schornsteine eingeleitet werden, die u. a. gegen Rußbrand beständig sein müssen. Abgase von Feuerstätten für flüssige oder gasförmige Brennstoffe dürfen auch in Abgasleitungen eingeleitet werden. Dabei muss die Abgasleitung je nach Betriebsweise der Feuerstätte für Über- oder Unterdruck geeignet sein.

Die Abgasanlage mit Rauchrohrführung leitet die Rauchgase von den verschiedenen Feuerstellen (Heizkesseln) über das Dach ins Freie. Dies geschieht in aller Regel durch den Schornsteinzug oder auch den so genannten thermischen Auftrieb. Der Schornsteinzug wird bei der jährlichen Messung nach der Bundes-Immissionsschutz-Verordnung durch den Bezirksschornsteinfegermeister (bayerisch: Bezirkskaminkehrermeister) in Millibar (mbar) oder Hektopascal (hPa) gemessen.

Damit ein Schornstein ausreichenden Zug oder thermischen Auftrieb erzeugen kann, müssen wesentliche Punkte erfüllt sein:

  • sie müssen die entstehenden Rauchgase bzw. Abgase sicher und unschädlich abführen,
  • und die zur Verbrennung erforderliche Luft ansaugen.

Wirkungsweise des Schornsteins

Hält man eine brennende Kerze an die geöffnete Reinigungsöffnung eines Schornsteins, der in Betrieb ist, wird die Flamme zur Öffnung hin abgelenkt. Die abgelenkte Flamme zeigt, dass im Schornstein eine Gasströmung herrscht. Eine Gasströmung entsteht durch das Bestreben der Gase, Druckunterschiede auszugleichen. Bei einem Schornstein besteht ein Druckunterschied zwischen dem Gasdruck im Rauchrohr und dem Druck der umgebenden Luft. Dabei herrscht im Schornstein Unterdruck, da sich die durch die Verbrennung erwärmte Luft ausdehnt und deren Dichte dadurch geringer wird als die der Außenluft. Die erwärmte Luft und die heißen Rauchgase steigen nach oben. Im Bestreben den entstandenen Druckunterschied auszugleichen, strömt die kalte Außenluft über die Brennstelle nach. Man nennt diesen Vorgang Schornstein- oder Kaminzug. Die Zugwirkung ist umso größer, je größer der Temperatur- und Dichteunterschied zwischen Rauchgas und Außentemperatur sind.

Wärmedämmung der Schornsteinwandungen

Ausführungsarten von Schornsteinen
Ausführungsarten von Schornsteinen

Die in den Rauchrohren aufsteigenden Gase geben während des Hochsteigens Wärme an die Schornsteinwandungen (Wangen) ab. Der Druckunterschied wird geringer, der Schornsteinzug verringert sich. Damit die Abkühlung des Rauchgases möglichst gering bleibt, müssen Schornsteinwandungen eine gute Wärmedämmung besitzen. Das ist besonders bei Schornsteinteilen im Dachraum und über Dach wichtig. Je nach Ausführungsart des Schornsteins werden diese einer Wärmedurchlasswiderstandsgruppe (I bis IV) zugeordnet:

  • Gruppe I: mind. 0,65 m²K/W
  • Gruppe IIa: mind. 0,40 m²K/W
  • Gruppe II: mind. 0,22 m²K/W
  • Gruppe III: mind. 0,12 m²K/W

Schornsteine der Gruppe IV sind nur als Stahlschornsteine für verminderte Anforderungen und nur dann zulässig, wenn dafür eine baurechtliche Ausnahme erteilt ist. Damit wird deutlich, dass die Wärmedurchlasswiderstandsgruppe I die beste Gruppe darstellt, und der Betrieb von Feuerstätten mit hohem Wirkungsgrad und niedriger Abgastemperatur an Schornsteinen der Ausführungsart 1 sichergestellt ist. KLB-Isolierschornsteine entsprechen dieser Gruppe. Durch den relativ hohen Wärmedurchlasswiderstand dieser Schornsteine wird bei richtiger Auslegung des Querschnitts weitgehend erreicht, dass die Temperatur an der inneren Oberfläche unmittelbar unter der Schornsteinmündung nicht unter den Taupunkt der Abgase sinkt.

Die Gruppe IIa ist zusätzlich eingeführt worden. Bei Schornsteinen dieser Ausführungsart ist eine einwandfreie Abgasabführung zu erwarten, wenn der Querschnitt richtig bemessen ist und zusätzlich eine optimale Anordnung im Zentrum des Hauses mit der Schornsteinmündung über dem Dachfirst vorhanden ist. Bei Schornsteinen der Ausführungsart II sollte darüber hinaus das Verhältnis der wirksamen Schornsteinhöhe zum hydraulischen Schornsteinquerschnitt den Wert 100 nicht überschreiten. Dabei werden folgende Abgastemperaturen am Eintritt in den Schornstein vorausgesetzt:

  • ≥ 200 °C Anlagen mit Öl-/Gas-Gebläsebrennern
  • ≥ 160 °C Anlagen mit Gas-Brennern

Besonders kritisch verhalten sich Schornsteine der Gruppe III beim Anschluss moderner Heizanlagen. Unter Berücksichtigung der vorgenannten Abgastemperaturen sollte die hydraulische Schlankheit dieser Schornsteine den Wert 50 nicht überschreiten. Über Dach oder in Kalträumen muss durch zusätzliche äußere Wärmedämmung mindestens der Wert der Gruppe II erreicht werden.

Schornsteinquerschnitte

Schornsteinquerschnitte oder besser Rauchrohrquerschnitte werden rund, quadratisch oder rechteckig hergestellt. Strömungstechnisch am günstigsten sind runde Querschnitte, wie sie auch bei allen KLB-Schornsteinsystemen verwendet werden. In Schornsteinen mit quadratischem Querschnitt bilden sich in den Ecken beim Rauchabzug kleine Wirbel, die sich gering als Strömungswiderstand auswirken. Bei rechteckigen Querschnitten wird bei Seitenverhältnissen > 1:1,5 die Verwirbelung in den Ecken so groß, dass dies zu einem erhöhten Reibungswiderstand führt und der Schornsteinzug erheblich gemindert wird.

Zulässige Schornstein-Querschnittsformen
Zulässige Schornstein-Querschnittsformen

Schornsteinhöhe

Wirksame Schornsteinhöhe
Wirksame Schornsteinhöhe

Die Zugwirkung im Schornstein vergrößert sich mit zunehmender Schornsteinhöhe. Damit ausreichender Zug entstehen kann, muss der Schornstein eine bestimmte Mindesthöhe aufweisen. Diese „wirksame" Schornsteinhöhe beträgt bei Rauchgasschornsteinen mit nur einer Feuerstätte (Einfachbelgung) und bei Abgasschornsteinen mit einer oder mehreren angeschlossenen Feuerstätten ≥ 4,00 m, in anderen Fällen ≥ 5,00 m, immer bezogen auf die (letzte, oberste) Feuerstätte.

Lage des Schornsteins

Um eine vorzeitige Abkühlung der Rauchgase zu verhindern, sollten Schornsteine möglichst im Inneren des Hauses angeordnet werden. Dabei ist es auch besonders günstig, wenn der Schornstein im Firstbereich ins Freie mündet. Bei der Anordnung an der Außenwand muss auf ausreichende Wärmedämmung geachtet werden. Zur besseren Wärmeausnutzung ist es vorteilhaft, mehrere Einzelschornsteine zu sog. Schornsteingruppen zusammenzufassen.

Oberflächenbeschaffenheit der Schornsteininnenflächen

Unebene und raue Schornsteininnenflächen beeinträchtigen die Rauchgasabströmung durch erhöhten Reibungswiderstand und zusätzliche Wirbelbildung. Gemauerte Schornsteine sind daher mit der glatten Seite nach innen und bündig zu mauern. Mörtelfugen sind glatt zu verstreichen.

Bei verkitteten Keramikrohren ist der überstehende Mörtel an der Verbindungsstelle zu entfernen und die Fuge mit einem Schwamm zu glätten.

Dichtigkeit

Durch undichte Wangen aber auch durch schlecht verkittete Innenrohre kann kühlere Falschluft in den Schornstein eindringen und den Schornsteinzug mindern. Das kann aber auch zur Rauchgasbelästigung im Gebäudeinneren führen.

Schornsteinmündung über Dach

Schornsteinmündungen über Dach
Schornsteinmündungen über Dach

Schornsteinmündungen sind so hoch über Dach zu führen, dass sie im freien Windstrom liegen. Der Windstrom wirkt saugend und erhöht dadurch den Schornsteinzug. Bei zu niedrigen Schornsteinköpfen drückt der Wind in den Schornstein und hemmt den Zug.

Schornsteinmündungen müssen bei Dächern mit einer Neigung von mehr als 20° mindestens 40 cm über dem First liegen. Bei Dächern mit weniger als 20° Dachneigung müssen sie mindestens 1,00 m von der Dachfläche Abstand haben.