![\"Brennstoffe](\"\/rauchzeichen\/wp-content\/uploads\/2016\/08\/brennstoffe.jpg\" "\\"Was")
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F\u00fcr die Planung einer Feuerst\u00e4tte und ihren richtigen Betrieb ist Basiswissen \u00fcber den Ablauf von Verbrennungsprozessen und die Eigenschaften der jeweiligen Brennstoffe unverzichtbar. Die weitaus meisten Kamin\u00f6fen und Schweden\u00f6fen werden mit Holz betrieben. Daher steht in diesem Beitrag neben einigen allgemeinen Fakten zu Brennstoffen und Verbrennung der Umgang mit dem Brennstoff Holz im Vordergrund.<\/p>\n
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Heizen mit Holz hat in den vergangenen Jahren eine regelrechte Renaissance erlebt. Eine wachsende Anzahl von Verbrauchern wertet ihre R\u00e4umlichkeiten irgendwann mit einem Kaminofen oder Schwedenofen auf.<\/p>\n
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Zwar k\u00f6nnen diese Ofentypen je nach Ausf\u00fchrung auch mit Braunkohle oder Erdgas betrieben werden, die meisten Besitzer von Kamin\u00f6fen und Schweden\u00f6fen entscheiden sich jedoch f\u00fcr die Befeuerung mit Holz und damit f\u00fcr den \u00e4ltesten Brennstoff \u00fcberhaupt.<\/p>\n
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Holzfeuer spendeten schon in der Steinzeit Licht und W\u00e4rme, vor etwa 32.000 Jahren lernten die Menschen dann auch die Kunst des Feuermachens mit Feuerstein, Pyrit und Zunder. Seine Bedeutung als Brennmaterial hat Holz in den folgenden Jahrtausenden nie verloren, heute gilt es als nat\u00fcrlicher, energieeffizienter und besonders umweltfreundlicher Brennstoff. Voll zum Tragen kommen seine Eigenschaften jedoch nur dann, wenn das Heizen mit Holz fachkundig erfolgt.<\/p>\n
Brennstoffe sind chemische Stoffe, deren gespeicherte Energie sich im Rahmen von Verbrennungsprozessen in nutzbare Energie – W\u00e4rme, Licht oder Bewegungsenergie – verwandeln l\u00e4sst. In allgemeiner Form lassen sie sich die zum Heizen verwendeten Brennmaterialien folgenderma\u00dfen unterscheiden:<\/p>\n
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Mit Ausnahme von Holz sind sowohl die nat\u00fcrlichen festen Brennstoffe als auch die Grundstoffe von Heiz\u00f6l und Brenngasen im Laufe von Jahrmillionen aus untergegangenen Pflanzen unter Luftabschluss und hohem Druck entstanden. Synthetisch hergestellt werden sie inklusive von Propangas nicht – letzteres ist ein Nebenprodukt der Erdgasf\u00f6rderung oder des Raffinierungsprozesses von Erd\u00f6l.<\/p>\n
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Aus dieser Klassifizierung ergibt sich unter anderem die Umweltfreundlichkeit der Verwendung von Holz als Brennstoff. Die globalen Ressourcen an Erd\u00f6l und Erdgas sind zwar bis auf weiteres nicht ersch\u00f6pft, jedoch insgesamt begrenzt. Holz ist dagegen ein nachwachsender Rohstoff, der zudem nicht importiert werden muss, sondern zu den einheimischen Energiequellen z\u00e4hlt.<\/p>\n
Welcher Brennstoff in einer Heizungsanlage zum Einsatz kommen kann, richtet sich nach dem jeweiligen Ofentyp. Die Qualit\u00e4t eines Brennstoffes wird durch den Brennwert sowie den Heizwert angegeben, in den auch die nutzbare Kondensationsw\u00e4rme des Wasserdampfs der Rauchgase eingerechnet wird. Bei absolut trockenen Brennmaterialien ohne Wasseranteil sind Heizwert und Brennwert identisch.<\/p>\n
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Der Heizwert der meisten H\u00f6lzer liegt bei ca. 4,2 bis 4,3 kWh\/kg – zum Vergleich: Heiz\u00f6l besitzt mit ca. 12 kWh\/kg einen deutlich h\u00f6heren Heizwert, belastet jedoch auch die Umwelt sowie das Budget des Heizungsbetreibers deutlich st\u00e4rker.<\/p>\n
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Bei einer Verbrennung handelt es sich um einen chemischen Prozess, durch den Licht- und W\u00e4rmeenergie an die Umgebung abgegeben wird. In der Chemie werden Verbrennungen als Reduktions-Oxidations-Reaktion (kurz: Redoxreaktion) bezeichnet. Der Sauerstoff der Luft wirkt dabei als Oxidator. W\u00e4hrend des Verbrennungsprozesses werden Elektronen des Brennstoffs auf den Reaktionspartner – also den Sauerstoff – \u00fcbertragen.<\/p>\n
„Klassische Verbrennungen“ – aber durchaus nicht alle Formen der Verbrennung – gehen unter Flammenbildung vor sich. Dabei handelt es sich um Lichtemissionen w\u00e4hrend des Verbrennungsprozesses. Voraussetzung f\u00fcr die Flammenbildung ist, dass diese Emissionen im Bereich des sichtbaren Lichtes mit Wellenl\u00e4ngen von 380 bis 780 Nanometern liegen.<\/p>\n
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Die Flammen eines offenen Feuers geben unter anderem Aufschluss \u00fcber die Qualit\u00e4t des Abbrands. Unter anderem zeigen sie an, ob dabei gr\u00f6\u00dfere Anteile von Ru\u00df- und Teerpartikeln entstehen.<\/p>\n
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Holz geh\u00f6rt – im Gegensatz zu Kohle – zu den langflammigen Brennstoffen. Wenn diese Eigenschaft von Holz vollst\u00e4ndig zum Tragen kommt, ist dies ein Hinweis auf einen optimalen, energieeffizienten und schadstoffarmen Abbrand. Hier spielen nat\u00fcrlich auch die unterschiedlichen Phasen der Verbrennung eine Rolle. Nach dem Anz\u00fcnden des Feuers zeigen sich auch bei einem Holzfeuer zun\u00e4chst kurze Flammen mit geringer Flammenfl\u00e4che. Als Faustregel kann gelten, dass die Emissionsbildung gegenl\u00e4ufig zur Flammenfl\u00e4che ist: Flammen mit gro\u00dfer Fl\u00e4che brennen schadstoffarm und besitzen einen hohen Wirkungsgrad.<\/p>\n
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Holz verbrennt unter Bildung einer Diffusionsflamme, bei der der Brennstoff und der oxidierende Sauerstoff in einem nicht exakt definierten Verh\u00e4ltnis aufeinander treffen. (Das Gegenst\u00fcck zu einer solchen Flamme ist beispielsweise die vorgemischte Flamme eines Bunsenbrenners, bei der das Verh\u00e4ltnis von Luft und Brennstoff w\u00e4hrend des gesamten Brennvorganges exakt gesteuert wird.)<\/p>\n
Jede Verbrennung geht in verschiedenen Phasen vor sich. Damit die Verbrennungsreaktion beginnen und vollst\u00e4ndig ablaufen kann, ist zun\u00e4chst das Z\u00fcnden des Feuers n\u00f6tig. Hierdurch erh\u00e4lt das Feuer die Aktivierungsenergie, die es f\u00fcr den Beginn der Verbrennung braucht.<\/p>\n
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Sobald diese in Gang gekommen ist, w\u00e4chst durch die Reaktion des Brennstoffs mit Sauerstoff auch die Menge der Aktivierungsenergie, so dass das Feuer durch seine eigene Energie aufrechterhalten wird. In der Chemie wird dieser Vorgang auch als thermische Kettenreaktion bezeichnet.<\/p>\n
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Holz geh\u00f6rt zu den schwer entz\u00fcndlichen Stoffen. Der nat\u00fcrliche Brennpunkt des organischen Brennstoffs Holz liegt zwischen 130 und 150 Grad Celsius. Vor der eigentlichen Verbrennung beginnt bei Temperaturen zwischen 100 und 110 Grad Celsius die Trocknungsphase. Hierbei werden zun\u00e4chst nur das im Holz enthaltene Wasser sowie leicht siedende Holzharze nach au\u00dfen abgegeben. Durch die Erw\u00e4rmung und Trocknung des Holzes wird seine Oberfl\u00e4che allm\u00e4hlich por\u00f6ser.<\/p>\n
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Die chemische Zusammensetzung des Holzes \u00e4ndert sich dagegen erst, wenn der Brennpunkt erreicht und \u00fcberschritten wurde. Hierdurch setzt sie sogenannte Pyrolyse – die Gasverbrennung – ein. Bei Temperaturen zwischen 130\/150 und 300 Grad Celsius werden gasf\u00f6rmige Kohlenwasserstoffe mit hohem Energiegehalt freigesetzt und an der Holzoberfl\u00e4che verbrannt. W\u00e4rmeenergie wird ab einer Temperatur von etwa 240 Grad Celsius an die Umgebung abgestrahlt.<\/p>\n
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An die Pyrolyse schlie\u00dft sich die Ausbrandphase an – sie erfolgt im Temperaturbereich zwischen 500 und 800 Grad Celsius, wenn sich auf der Oberfl\u00e4che des Holzes bereits Holzkohle gebildet hat. Bei einer vollst\u00e4ndigen und st\u00f6rungsfreien Verbrennung wird diese Kohleschicht vollst\u00e4ndig und ohne Bildung von Ru\u00df verbrannt. Auch im Holz enthaltener fester Kohlenstoff vergl\u00fcht.<\/p>\n
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Die Bildung von Holzkohle setzt bereits w\u00e4hrend der Pyrolyse ein und intensiviert sich mit dem Fortschreiten der Verbrennung. Durch ihre aufgelockerte, por\u00f6se Oberfl\u00e4che und ihre damit verbundene hohe Absorptionsf\u00e4higkeit f\u00fcr Gase ist Holzkohle besonders leicht oxidierbar (brennbar) – ihre Bildung sorgt somit daf\u00fcr, dass sich der Abbrand des Holzes intensiviert und damit die Menge der abgegebenen W\u00e4rmeenergie vergr\u00f6\u00dfert.<\/p>\n
Bei der Verbrennung von Gasen wird der Verbrennungsprozess auch von der Str\u00f6mungsrichtung und der Str\u00f6mungsgeschwindigkeit des Brennstoff-Sauerstoff-Gemischs beeinflusst. Da bei der Holzverbrennung auch eine Gasverbrennung vor sich geht, ist diese Tatsache auch f\u00fcr Kamin\u00f6fen und Schweden\u00f6fen relevant.<\/p>\n
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Die Str\u00f6mungsgeschwindigkeit der Reaktionssubstanzen und die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Flammen sind jeweils gegenl\u00e4ufig. Sofern sie sich gegenseitig aufheben, geht eine stabile Verbrennung vor sich. Bei zu geringer Str\u00f6mungsgeschwindigkeit schl\u00e4gt die Flamme zur\u00fcck, bei zu hoher Str\u00f6mungsgeschwindigkeit rei\u00dft die Flammenbildung ab.<\/p>\n
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Bei einem Kaminofen oder Schwedenofen lassen sich diese Vorg\u00e4nge sowohl durch das allm\u00e4hliche Nachlegen von Holz als auch durch die Luftzufuhr austarieren. W\u00fcnschenswert ist eine stabile Verbrennung, bei der der Abbrand des Brennstoffs und damit die Abgabe von W\u00e4rmeenergie relativ konstant erfolgen.<\/p>\n
Wenn ein Verbrennungsprozess zu Heizzwecken – also zur Gewinnung von W\u00e4rmeenergie – dienen soll, werden normalerweise Kohlenwasserstoffe (beispielsweise Holz) und Sauerstoff zu einer Redoxreaktion gebracht.<\/p>\n
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In der Elementzusammensetzung besteht Holz zu etwa 51 Prozent aus Kohlenstoff, zu 42 Prozent aus Sauerstoff, zu sechs Prozent aus Wasser und zu einem bis zwei Prozent aus Stickstoff. Die wichtigsten Holzbestandteile sind Zellulose, Lignin (phenolische Makromolek\u00fcle, die in den Zellw\u00e4nden von Pflanzen eingelagert werden und dort zur Verholzung f\u00fchren), sowie geringere Mengen anderer Stoffe (Kohlenhydrate, Fette, Mineralien, Harze, Gerbstoffe …).<\/p>\n
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Bei einer optimalen Holzverbrennung werden als Abgase lediglich CO2, Wasser und Luftstickstoff abgeschieden. Als feste Verbrennungsr\u00fcckst\u00e4nde entstehen nur geringe Mengen Ru\u00df und Teer, sondern vorwiegend graue Asche. Voraussetzung daf\u00fcr ist eine vollst\u00e4ndige Holzverbrennung.<\/p>\n
Bei einer unvollst\u00e4ndigen Verbrennung werden weitere Substanzen emittiert.<\/p>\n
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Hierzu geh\u00f6ren Kohlenmonoxid, Teerd\u00e4mpfe, Stickoxide sowie unverbrannte Kohlenwasserstoffe. Eine verst\u00e4rkte Bildung von Ru\u00df und Teer erfolgt bei einem relativen Brennstoff\u00fcberschuss gegen\u00fcber dem oxidierenden Sauerstoff. Ein visueller Indikator daf\u00fcr ist eine sogenannte „fette“ (wenig transparente, intensiv gelb-orangefarbene) Flamme.<\/p>\n
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Eine unvollst\u00e4ndige Verbrennung sollte bei einem Kaminofen oder Schwedenofen grunds\u00e4tzlich vermieden werden. Ein typischer Fehler mit dieser Folge ist die Drosselung der Luftzufuhr des Ofens w\u00e4hrend der Entgasungsphase. Eine ausreichende Luftzufuhr ist f\u00fcr das Verdampfen des im Holz enthaltenen Wasserdampfes sowie die Verbrennung der Holzgase unerl\u00e4sslich.<\/p>\n
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Wenn sie gestoppt wird, k\u00f6nnen sich intensivere Ru\u00df-, Teer- und Schadstoffemissionen und im ung\u00fcnstigsten Fall ein Schwelbrand bilden. Die Flammenbildung eines solchen Feuers wird stark eingeschr\u00e4nkt oder vollst\u00e4ndig unterbrochen. Zwar schreitet die Gasverbrennung auch bei einem solchen flammenlosen, schwelenden Feuer fort, jedoch wird dabei kaum noch W\u00e4rmeenergie erzeugt. Gedrosselt werden darf die Luftzufuhr bei einem Kamin- oder Schwedenofen erst dann, wenn das Feuer herunterbrennen soll.<\/p>\n
Ob in einem Kaminofen oder Schwedenofen als Brennstoff hartes oder weiches Holz Verwendung findet, ist f\u00fcr den Verbrennungsprozess unerheblich. Generell gilt, dass die Holzverbrennung zu einem sogenannten Zeitbrand f\u00fchrt. Durch die Pyrolyse entstehen in relativ kurzer Zeit gr\u00f6\u00dfere Mengen an W\u00e4rmeenergie, die durch die Ofenkonstruktion gespeichert werden m\u00fcssen.<\/p>\n
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Wichtig ist, dass in einem Kaminofen oder Schwedenofen m\u00f6glichst trockenes Holz zum Einsatz kommt. Holz mit einer Restfeuchte von 20 Prozent besitzt einen doppelt so hohen Wirkungsgrad wie Holz mit einem Feuchtigkeitsanteil von 50 Prozent. F\u00fcr einen hohen Wirkungsgrad und damit hohe Energieeffizienz sorgt au\u00dferdem eine m\u00f6glichst kurze Anheizphase.<\/p>\n
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Die Holzmenge f\u00fcr einen Kaminofen oder Schwedenofen richtet sich nach dem W\u00e4rmebedarf des jeweiligen Tages. H\u00e4ufiges Nachlegen, die \u00dcberwachung der Flammenbildung und der Luftzufuhrerm\u00f6glichen eine optimale Energieausbeute und limitieren Ru\u00df- und Schadstoffemissionen.<\/p>\n
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Wer seinen Holzofen mit der maximalen Brennstoffmenge f\u00fcllt und bald nach dem Anheizen die Luftzufuhr reduziert, bewirkt nicht den eigentlich beabsichtigten stundenlangen Dauerbrand, sondern erzeugt ein emissionsintensives Schwelfeuer, das nur geringe W\u00e4rmemengen abgibt.<\/p>\n
Das Heizen mit Holz in einem Kaminofen oder Schwedenofen ist energieeffizient und umweltfreundlich, wenn bei der Konstruktion und dem Betrieb des Ofens das Brandverhalten von Holz ber\u00fccksichtigt wird.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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