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Schornsteine - Referat
Referat Schornsteine
Inhaltsverzeichnis:
1. Geschichte
1.1. Entwicklung
1.2. Einschaliger Schornstein
1.3. Zweischaliger Schornstein
1.4. Dreischaliger Schornstein
1.4.1. Feuchtigkeitsunempfindlicher Schornstein
1.5. Zwei- oder Mehrzügige Schornsteine
2. Aufbau des Schornsteins
2.1. Funktion eines Schornsteins
2.1.1. Schornsteinmündung:
2.1.2. Reinigungsöffnungen:
2.1.3. Zuluftgitter:
2.1.4. Schornsteinwange:
2.1.5. Schornsteinzunge:
2.1.6. Verbindungstück:
2.1.7. Feuerstätte:
2.1.8. Verwahrung:
2.1.9. Kondensatablauf & Neutralisator:
3. Materialien
3.1. Edelstahl
3.2. Keramik
3.3. Kunststoff
4. Vorschriften DIN V 18 160-1
4.1. Brandschutz
4.1.2. Hohe Anforderungen an Schornsteine
4.2. Temperaturverhältnisse
4.3. Anordnung des Schornsteins
4.4. Schornsteinhöhe über Dach
5. Querschittsänderung
5.1. Querschnittsvergrößerung
5.2. Rüttelverfahren
5.3. Querschnittsverminderung
6. Baumängel
6.1. Schornsteinversottung
6.1.1. Ursachen:
6.1.2. Folgen:
6.1.3. Maßnahmen:
6.2. Fehlerhafte Verarbeitung des Schornsteinschachtes
6.2.1. Ursachen:
6.2.2. Folgen:
6.2.3. Maßnahmen:
6.3. Fehlerhaftes Anbringen von einem Abgasrohr
6.3.1. Ursachen:
6.3.2. Folgen:
6.3.3. Maßnahmen:
7. Kraftwerk- und Industrieschornsteine
7.0.1. Zusätzliche Funktionen großer Schornsteine
7.1. Die Großen unter den Schornsteinen
8. Quellenverzeichnis
1. Geschichte
1.1. Entwicklung
Ursprünglich brannte das Feuer im offenen Raum Danach wurden Feuerstätten mit nach oben offenen Kaminen ausgestattet, dies bot eine erste Abzugsmöglichkeit für den entstehenden gefährlichen Rauch. Die Anfänge der Schornsteintechnik ermöglichen somit halbwegs erträglichen Aufenthalt in beheizten Räumen. Die Entwicklung der Schornsteine steht eng im Zusammenhang mit der Entwicklung der Heiztechnik.
- Brennstoff: Kohle > Heizöl & Erdgas
- Feuerstätte > Einzelofen > Zentralheizung
Abgassysteme sind mittlerweile aufeinander abgestimmt, damit keine unzumutbare Belästigung oder Gefahren entstehen.
1.2. Einschaliger Schornstein
Der Einschalige Schornstein wurde überwiegend aus Ziegelsteinen hergestellt und kommen häufig in Altbauten vor. Die Wände sind einschalig im Verband. Der Vorteil der Einschaligen Schornsteine ist das Ziegelsteine sehr temperaturbeständiger sind als Formteile aus Leichtbeton.
Arten:
Einschaliger gemauerter Schornstein
Einschaliger vollwandiger Schornstein
Einschaliger Fertigteilschornstein mit Zellen
1.3. Zweischaliger Schornstein
Dadurch dass mit Öl beheizt wird erhöht sich die Anforderung an Schornsteinen und zweischalige Schornsteine wurden auf den Markt gebracht. Sie bieten neben Ihrer Stand- und Brandsicherheit noch die Säurebeständigkeit. Das Innenrohr aus dünnwandiger Keramik wird von einem Ringspalt umgeben, welcher die Verbrennungsluft zuführt und vorwärmt. Wenn es jedoch eine hohe Abgastemperatur führt ist eine getrennte Anordnung von Abgas und Zuluftzuführung notwendig. Die Außenschale besteht aus Leichtbetonmantelstein mit integrierter Schaumbetonwärmedämmung.
Arten:
Zweischaliger Isolier-Schornstein
1.4. Dreischaliger Schornstein
Wegen der Energiekrise der 70er-Jahre, wo die Heizkessel eine bessere Energienutzung aufweißt und mit niedrigeren Abgastemperaturen laufen, wurden Dreischalige Schornsteine entwickelt. Für das Innenrohr wird jetzt eine Schamotte eingesetzt, welche aus einem feuerfesten, doppelt gebrannten Ton besteht. Es wird von einer speziellen Wärmedämmschicht umhüllt. Es hat die Aufgabe dass die gering temperierten Abgase im Schornstein nicht zu stark abkühlen und somit sicher und schadlos übers Dach abgeführt wird. Die Wärmedämmschicht muss gewährleisten dass die Beweglichkeit der Innenschale gegeben ist, da sich Werkstoffe bei Wärme ausdehnen.
Arten:
Dreischaliger Isolier-Schornstein
1.4.1. Feuchtigkeitsunempfindlicher Schornstein
Die raumluftabhängigen Feuerstätten werden direkt mit der Verbrennungsluftzufuhr und der Abgaszufuhr angeschlossen. Er deckt das Anwendungsgebiet der Brennwerttechnik bis Großanlagen.
Arten:
Feuchtigkeitsunempfindlicher Isolier-Schornstein
Feuchtigkeitsunempfindlicher Schornstein / Abgasleitung
1.5. Zwei- oder Mehrzügige Schornsteine
Mit zwei- oder mehrzügigen Schornsteinen ist des möglich neben der Zentralheizung auch noch Individuell zu heizen. Es ist ein nachträglicher Einbau einer Einzelfeuerstätte (z.B. Kamin) oder das Heizen einer weiteren Feuerstätte (z.B. Ölbrennwertkessel, bei Störung des Versorgungsnetzes) möglich. Da Einzelstätten einen größeren Schornsteinquerschnitt benötigen als zentral beheizte Feuerstätten ist somit eine genauere Anpassung des Schornsteins mit eng abgestuften Schornsteinquerschnitten gegeben. Durch den Wegfall der Trennfuge und den damit geringeren Platzbedarf gewannen mehrzügige Schornsteine an Bedeutung.
2. Aufbau des Schornsteins
2.1. Funktion eines Schornsteins
Der Schornstein erzeugt ein Auftrieb, diese Strömung des Gases wird erzeugt durch den Bernoullischen Effekt (niedriger Luftdruck) der verhindert, dass das Rauchgas aus der Feuerstätte in den Wohnbereich dringt. Dadurch kann die Gebäudehülle, wie es in der EnEV gefordert ist, luftdicht erstellt werden. Wegen der sicherheitsrelevanten Funktion in Feuerstätten (Kohlenmonoxidvergiftung) ist der Schornstein baurechtlich Abnahmepflichtig. Die Abnahme und Überprüfung wird in Deutschland durch den Schornsteinfeger oder Kaminkehrer abgelegt.
2.1.1. Schornsteinmündung:
- muss über Dach im freien Windstrom liegen
2.1.2. Reinigungsöffnungen:
- ist eine verschließbare Öffnung in der Schornsteinwange zum Reinigen des Schornsteins
2.1.3. Zuluftgitter:
- dient der Hinterlüftung der Innenrohre
2.1.4. Schornsteinwange:
- ist die äußere Wand eines Schornsteins
2.1.5. Schornsteinzunge:
- ist die Wand zwischen den Abgasrohren
2.1.6. Verbindungstück:
- verbindet die Feuerstätte mit dem Schornstein und leitet die Abgase ein
2.1.7. Feuerstätte:
- ist der Brennraum für feste, flüssige und gasförmige Brennstoffe
2.1.8. Verwahrung:
- ist der mit nicht brennbaren Baustoffen ausgefüllte Raum zwischen Schornstein und Decken- bzw. Dachdurchbruch
2.1.9. Kondensatablauf & Neutralisator:
- Schwitzwasser wird abgeführt, läuft dann in den Neutralisator, wird dort durch Aktivkohle und Kalksteingranulat gereinigt und gelangt ins Abwasser
3. Materialien
3.1. Edelstahl
Die Vorteile des Edelstahls sind ein gutes Preisleistungsverhältnis und ein geringer Platzbedarf. Das dünne Material erwärmt sich schnell und sorgt so für guten Zug im Schornstein. Es ist vor allem für den nachträglichen Einbau eines Kamins oder Kaminofens ist es eine gute Möglichkeit. Aus Edelstahl lassen sich auch bei Bedarf Sonderteile fertigen, was bei den anderen Werkstoffen nicht möglich ist. Edelstahlsysteme werden auch gern als Außenschornstein eingesetzt, dazu müssen Sie aber doppelwandig sein. „Es können heutzutage alle Arten von Feuerstätten angeschlossen werden.“
3.2. Keramik
Keramikrohre bieten Aufgrund ihrer Masse eine gute Schalldämmung und werden hauptsächlich im Neubau verwendet. Sie eignen sich auch für die Sanierung, sofern die Platzverhältnisse eine Montage erlauben. Ihre Säurebeständigkeit ist sehr gut. Die Materialkosten liegen im Bereich von Edelstahl, aber die Montage ist zeitaufwändiger. Keramikrohere eignen sich je nach Zulassung für Öl-, Gasfeuerstätten und Festbrennstoffe für trockenen und kondensierenden Betrieb.
3.3. Kunststoff
Abgasleitung aus Kunststoff setzen sich speziell bei Brennwertheizungen durch. Es kommen verschiedene Kunststoffe mit unterschiedlicher Temperatur-, Säure- und Alterungsbeständigkeit zum Einsatz. Kunststoffrohre eignen sich nur für Öl- und Gasfeuerstätten mit geringer Abgastemperatur.
4. Vorschriften DIN V 18 160-1
4.1. Brandschutz
4.1.1. Hohe Anforderungen an Schornsteine
Schornsteine sind besonders stark belastete Bauteile. Sie müssen standsicher und widerstandsfähig gegen Wärme, Abgas und Russbrände im Inneren des Schornsteins sein.
Bei Abgastemperaturen von 400 °C im Schornstein dürfen sich die angrenzenden Oberflächen von Bauteilen aus oder mit brennbaren Baustoffen auf nicht mehr als 85 °C erwärmen.
Der Schornstein muss bei einem möglichen Brand mindestens 90 Minuten standsicher bleiben, um die Brandausbreitung in andere Etagen zu verhindern.
Es gilt auch zu verhindern, dass sich keine zu hohe Temperatur, über Wärmeleitung der Außenschale des Schornsteins an der Schornsteinoberfläche in anderen Geschossen entwickelt.
4.2. Temperaturverhältnisse
Die Abgase, die ihren Weg von der Feuerstätte über das Verbindungsstück und in den Schornstein zurücklegen, kühlen ab. Der Wärmeverlust der Abgase im Schornstein hängt im Wesentlichen von folgenden Kriterien ab:
- Wärmedämmung des Schornsteins
- Schornsteinhöhe
- Strömungsgeschwindigkeit des Abgases
Bei der Verbrennung von wasserstoffhaltigen Brennstoffen z.B. Erdgas oder Heizöl entsteht viel Wasserdampf. Dieser muss abgeleitet werden, damit keine Feuchteschäden entstehen.Bei Temperaturen unter 100 °C kann Abgas ebenso wie Luft nur eine begrenzte Menge an Wasserdampf aufnehmen. Diese Menge nimmt mit sinkender Temperatur ab.
4.3. Anordnung des Schornsteins
Schornsteine sollten in oder an Gebäuden so angeordnet werden, dass die Schornsteinmündung in der Nähe der höchsten Dachkante liegt. Der Vorteil daran hat bautechnische und funktionstechnische Gründe.
Der Teil des Schornsteins, der über dem Dach freisteht und den Windkräften und der Witterung ausgesetzt ist, ist relativ kurz. Dadurch ist der Aufwand für den Witterungsschutz des Kopfes und die Standsicherheit gering. Die Zugwirkung ist so am gleichmäßigsten und wird nur wenig durch den Wind beeinflusst. Die Abgase werden so am besten vom Gebäude weg in die Atmosphäre abgeführt.
Die Dachkonstruktion muss sich dem Schornstein anpassen. Das heißt die Anordnung der Dachsparren muss sich mit dem Schornstein abstimmen, dass dieser ohne Schrägführung und mit einem, den Vorschriften entsprechenden Abstand, an den Dachsparren vorbeigeführt wird.
4.4. Schornsteinhöhe über Dach
Die Anforderungen an die erforderliche Mindestschornsteinhöhe über Dach sind:
- der Nennwärmeleistung der geplanten Feuerstätte
- dem einzusetzenden Brennstoff
- von besonderen örtlichen Gegebenheiten (z.B. Tallage, etc.)
- von Anforderungen des Umweltschutzes
Die Mündungen von Abgasanlagen müssen den First um mindestens 40 cm überragen oder von der Dachfläche mindestens 1 m entfernt sein. Bei einer weichen (aus brennbaren Baustoffen) Bedachung wie z.B. Stroh, Reet muss der Schornstein im First oder in seiner unmittelbaren Nähe austreten und dem First mindestens 80 cm überragen. Die weichen Bedachungen haben keinen ausreichenden Schutz gegen Flugfeuer oder strahlende Wärme.
Wenn Dachaufbauten und Öffnungen vorhanden sind, muss die Mündung des Schornsteins diese um mindestens 1 m überragen, soweit deren Abstand zum Schornstein weniger als 1,5 m ist.
Bei ungeschützten Bauteilen aus brennbaren Stoffen, muss die Mündung des Schornsteins mindestens 1 m höher sein oder von ihnen 1,5 m entfernt sein.
5. Querschittsänderung
5.1. Querschnittsvergrößerung
Die Querschnittsvergrößerung wird durch Aufbohren von Mörtel- und Leichtbetonresten bereinigt und vergrößert ihn, vorbereitend für den Einbau moderner Abgasleitungen für Gas- und Ölheizungen. Es ist nur bei graden stabilen, runden oder quadratischen Schornsteinen möglich.
5.2. Rüttelverfahren
Beim Rüttelverfahren bildet der Leichtbeton eine sich selbst tragende Säule, die nicht an der Schornsteinwandung haftet, die jedoch vorhandene Unebenheiten und Risse bestens verschließt. Es glättet und beschichtet die Innenseiten des Schornsteins und bewirkt die Abdichtung gegen Rauchgase.
5.3. Querschnittsverminderung
Da moderne Heizungsanlagen energiesparend, wirtschaftlich und emissionsarm arbeiten, produzieren sie erheblich geringere Abgasmengen als ihre Vorgänger. Und deshalb sind die Querschnitte meist zu groß. Also wird ein kleiner Dimensionierter Abgasschornstein in den Vorhandenen hinuntergelassen und mit Abstandhalter festgehalten.
6. Baumängel
Generell gibt es bei Schornsteinen, ähnlich wie bei vielen anderen Bauelementen, unzählig viele Baumängel. Besonders in der Verarbeitung werden häufig Fehler begangen.
Hier folgen jetzt drei Beispiele von Baumängeln beziehungsweise Schäden, die bei Schornsteinen auftreten können:
- Schornsteinversottung
- Fehlerhafte Verarbeitung des Schornsteinschachtes
- Fehlerhaftes anbringen von einem Abgasrohr
6.1. Schornsteinversottung
6.1.1. Ursachen:
Das zu schnelle Abkühlen der Abgase beziehungsweise des bei der Verbrennung entstandenen Wassers führt zu einer Kondensierung. Der entstandene Wasserdampf ändert seinen Aggregatzustand und wird von gasförmig zu flüssig. Es ist genau das Gegenteil von Wasserkochen, bei dem das flüssige Wasser zu gasförmigen Wasserdampf wird. Ein weiterer Grund für Schornsteinversottung ist ein zu großer Schornsteinquerschnitt für die angeschlossene Feuerstätte. Das heißt, dass die Feuerstätte zu wenig Abgase für den vorhandenen Platz im Schornstein produziert oder anders gesagt, der Schornstein hat zuviel Platz für die entstandenen Abgase. Durch den unnötigen Platz kühlen die Abgase schneller ab und es kommt zur Kondensation sprich zur Versottung.
6.1.2. Folgen:
Das Kondensierte Wasser wird vom Mauerwerk des Schornsteins aufgesogen. Dies erkennt man an braunen Flecken, die sich an dem Schornstein bilden.
Bei größeren Mengen kondensiertes Wasser kann sich über einen längeren Zeitraum Schimmel bilden.
6.1.3. Maßnahmen:
Um eine Versottung zu bekämpfen, kann man das Keramikrohr des Schornsteins mit einer Glasfaser verstärkten Alufolie überkleben. Dadurch verhindert man einen direkten Angriff auf das Schornsteinrohr.
Um das Problem eines zu großen Schornsteinquerschnitts zu lösen, kann man kleiner dimensionierte Rohre, die aus Glas, Edelstahl oder Keramik bestehen können, in den Schornstein einsetzen. Dadurch verringert sich der Querschnitt und man kann die Versottung weitgehend stoppen.
6.2. Fehlerhafte Verarbeitung des Schornsteinschachtes
6.2.1. Ursachen:
Fehlerhafte Verarbeitung der Arbeiter
6.2.2. Folgen:
Durch das einbetonieren des Schornsteins in den Dachstuhl, ist dieser nun fest verankert. Ein Schornstein ist eine freistehende Säule im Haus, die durch feste Verbindungen zu Decken beschädigt werden kann. In diesem Fall entstand ein horizontaler Riss durch den Feuchtigkeit nach außen dringt. Dies hätte durch eine eingebaute Dehnungsfuge verhindert werden können.
6.2.3. Maßnahmen:
In erster Linie kann man so ein Schaden umgehen, indem vorher sorgfältig und richtig gearbeitet worden wäre. Wenn dann doch so ein Riss auftritt, kann man diesen mit Mörtel wieder verdichten. Dieser Mörtel muss aber auf den vorhandenen Stein bezogen sein, damit sich der Riss gut schließt. Dieser Vorgang muss unter Umständen wiederholt werden, weil wieder Setzungen auftreten können und der Riss sich wieder öffnet.
6.3. Fehlerhaftes Anbringen von einem Abgasrohr
6.3.1. Ursachen:
Die Ursache für diesen expliziten Fall lässt sich nicht so leicht klären. Entweder war reine Dummheit am Werk oder schlichtes Unvermögen dessen, wer dieses Rohr dort angebracht hat.
6.3.2. Folgen:
Da das Rohr sehr nahe an der Holz-Unterkonstruktion der Verschieferung der Wand ist, kann diese durch die heißen Abgase sehr leicht in Brand geraten. Außerdem können die möglichen Rauchschäden für den Besitzer des Geschosses darüber beträchtlich sein. Der giftige Rauch, der auch einen nicht gerade angenehmen Duft von sich gibt, könnte in das Fenster ziehen und dort Schäden sowohl in der Wohnung als auch an dessen Besitzer anrichten.
6.3.3. Maßnahmen:
Die einzige richtige Lösung für diesen Fall wäre das Rohr dort zu entfernen und eine andere Lösung für das Abgas zu finden. Wenn es keine andere Lösung gibt als das Abgasrohr durch ein Fenster zu legen, muss es wenigstens, an der Hauswand entlang, über das Dach verlegt werden.
7. Kraftwerk- und Industrieschornsteine
Kraftwerk- und Industrieschornsteine werden in der Höhe so dimensioniert, dass sie das meist umweltschädliche Abgas weitgehend verdünnen und diese von den Höhenwinden verteilt werden, bevor es wieder auf den Boden sinkt. Die Höhe wird auch daran bemessen, dass sie eine eventuell vorhandene Inversionsschicht durchstoßen.
Diese Schornsteine werden meistens zweischalig ausgeführt:
- Eine äußere Schale aus Beton, die als Tragwerk für die Belastungen auf den Schornstein dient,
- Eine innere Schale, welche die Rauschgase führt und gegen Säureangriff beständigen Material besteht.
Die Austrittsgeschwindigkeit des Rauchgases aus dem Schornsteinkopf kann bis zu 20 m/s betragen.
7.0.1. Zusätzliche Funktionen großer Schornsteine
Manche großen Schornsteine tragen auch Sendeantennen für leistungsschwache Rundfunk- oder Fernsehsender. Sie sind auch als Träger von Mobilfunkantennen beliebt. Allerdings kann es durch die Rauchgase zu Korrosionsproblemen kommen.
7.1. Die Großen unter den Schornsteinen
- Der höchste Schornstein der Welt ist der Schornstein des Kohlekraftwerks Ekibastus in Kasachstan. Er ist 419,7m hoch und wurde 1987 erbaut.
- Der höchste Schornstein Europas ist der Schornstein von Trbovlje in Slowenien. Er ist 360m hoch. Er wurde 1976 für ein Wärmekraftwerk erbaut, um die Luftverschmutzung in Trbovlje zu verringern.
- Der jemals höchst erbaute Schornstein in Deutschland war der 337m hohe Schornstein des Kraftwerks Westerholt in Gelsenkirchen-Hassel. Allerdings wurde er im November 2006 gesprengt. Dadurch ist der 307m hohe Schornstein des Kraftwerks Buschhaus bei Helmstedt der aktuell höchste Schornstein Deutschlands.
8. Quellenverzeichnis
 www.schiedel.de (Stand: 7. Dez. 2006)
 www.proschornstein.de (Stand: 7. Dez. 2006)
 www.derschornstein.de (Stand: 7. Dez. 2006)
 www.houseandmore.de (Stand: 7. Dez. 2006)
 www.plewa.de (Stand: 7. Dez. 2006)
 www.kago.de (Stand: 7. Dez. 2006)
 www.baulinks.de (Stand: 7. Dez 2006)
 sowie alte Schulunterlagen (eines Freundes)
 DIN V 18 160-1 (Januar 2006)
 Tabellenbuch Sanitär Heizung Lüftung Buderus (3. überarbeitete Auflage)
Dieses Referat wurde eingesandt vom User: brombeerchen
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