Kachelofen - Aufbau und Funtkion

Der Kachelofen, die effizente Wohnraumheizung mit biogenem Brennstoff!

Technik Kachelofen

Funktion, Aufbau und Materialeinsatz:

Ein Kachelofen ist ein Speicherofen. Mit Ausnahme des Sockels wird bei allen Teilen auf eine gute Wärmeleitfähigkeit und Speicherung der Baumaterialien Wert gelegt.

Sockel:

Der Sockel besteht bei den meisten Kachelöfen aus Gasbeton ( Ytong ). Dieses Material hält dem Gewicht der Ofenanlage stand, ist leicht zu verarbeiten, hat gute Dämmeigenschaften und ein geringes spezifisches Gewicht.

Kachelmantel:

Die Außenhülle des Kachelofens kann aus verschiedenen  Materialien bestehen.

Zum Beispiel aus glasierten oder unglasierten Kacheln, die die Wärme gut speichern und langsam als milde Strahlungswärme in den Raum abgeben. Kacheln sind leicht zu pflegen und behalten über Jahrzehnte Farbe und Glanz. Bei den Kacheln unterscheidet man Rumpfkacheln und Vollkacheln. Rumpfkacheln bestehen aus einem etwa 2 cm dicken Kachelblatt auf dem ein Steg in der Höhe von ca.  3 cm aufgebracht ist. Um eine Stabilität des Kachelmantels zu erreichen muß man zwischen den Stegen Schamottestücke vermörteln.

Die Vollkachel besteht durchgehend aus einem einzigen Material und hat eine Stärke von ca.5 cm. Hier fällt das vermörteln weg, da die Kachel schon genug Masse aufweist!

Verputzte Flächen werden bei Kachelöfen aus den unterschiedlichsten Materialien gemacht.

Da Ofenheizflächen Speicherung , Wärmeleitfähigkeit und auch noch Temperaturbeständigkeit besitzen müssen , eignet sich kein  herkömmliches Mauermaterial. Schamotteplatten und Schamotteziegeln stellen eine Möglichkeit des Untergrundes für verputzte Ofenflächen da. Schamott ist durch seine hohe Wechseltemperaturbeständigkeit speziell für Feuerungen und Zugführungen sehr gut geeignet.

Das Innere eines Kachelofens besteht aus einem Feuerungsraum und einem "Gangsystem" den Heizgaszügen. Ab 2015 ist ein spezieller Feuerungsraum der nach UZ37standardisiert ist zu verwenden. Bei diesem Standard wird die Verbrennungsluft nicht mehr über die Tür bzw. Türzarge gefördert, sondern über den Brennraum selbst.

Feuerungsraum:

Der Feuerraum besteht aus Schamotteziegeln. In letzter Zeit werden immer häufiger auch  Schamotte- bzw. Guss Schamotte- Formteile (UZ37 Standard) eingesetzt um eine besonders gute Verbrennung und geringe Schadstoffe zu erreichen. Die Geometrie des Feuerungsraumes  ist abhängig von der Heizleistung des Kachelofens.

Heizgaszüge:

Die Heizgaszüge werden ebenso aus Schamotte gemauert. Die Größe dieser Züge hängt wiederum von der Heizleistung des Kachelofens ab und wird durch eine Zugberechnung ermittelt. Rauchfanglänge, Rauchfangquerschnitt seine Beschaffenheit und die geologische Höhe des Aufstellungsortes stellen die Grundlagen dieser Zugberechnung dar. Gutes Ausnutzen des Holzes wird somit durch einen guten Wirkungsgrad gewährleistet. Auf Grund dieser Berechnungen oder der Verwendung eines typisierten Feuerungssystems wird eine Plakette ausgestellt. Diese Plakette ist die Garantie für den Rauchfangkehrer, das der Kachelofen nach der Feuerstätten - Verordnung 15a errichtet wurde und so den strengen Richtlinien des Luftreinhaltegesetzes entspricht. Ein Kachelofen weist heutzutage meist einen Wirkungsgrad von über 88% auf!

Heiztür:

Die traditionelle Heiztüre aus Guß wird immer stärker von Sichtfenstertüren aus feuerfestem Glas verdrängt.

Diese Sichtfenstertüren erfordern eine Verbrennungsluftführung nicht über die Türe sondern über eine gesonderte Luftführung (In den meisten Fällen über die Türzarge). Mit der richtigen Heiztechnik ist auch ein Sichtfenster im Wohnraum und die Beheizung  vom Vorraum gut zu lösen. Das Sichtfenster in einem Kachelofen hat noch einen weiteren großen Vorteil! Es wird über das Sichtfenster sofort Wärmeenergie in den Raum gefördert, somit hat man schon eine Wärmeabgabe während des Abbrandes.

Verschiedenste Ofentypen:

  • Der Kachelofen als Einraumheizung
  • Der Durchbaukachelofen als Mehrraumheizung
  • Der Kachelherd vom Kachelofen beheizt
  • Der Kachelofen vom Herd beheizt
  • Der Kachelofen als Ganzhausheizung (Warmwasserbereitung mit Anbindung an eine Zentralheizung)
  • Der Kachelofen  mit Warmluftschächten für seitliche oder darüber gelegene Zimmer
  • Der Warmluftkachelofen mit Heizeinsatz oder Kamineinsatz

Kosten:

Die Kosten einer Kachelofenanlage sind in erster Linie von der Ofengroße (Heizleistung) und zum zweiten von der Gestaltung abhängig. Um rund 6000€ ist ein kleines gesetztes Heizungssystem realisierbar. Für Öfen die durch mehrere Räume gebaut sind ist eine Investition von 9000€ und mehr notwendig. Durch eine individuelle Planung ist es möglich auf die gestalterischen und auch die finanziellen Wünsche eines jeden Bauherren individuell einzugehen.

Grundvoraussetzungen zum Bau eines Kachelofens:

Als wichtigste Voraussetzung eines holzbeheizten Kachelofens ist ein genehmigter Rauchfang mit passender Dimensionierung. Dieser Rauchfang muß nicht unbedingt in unmittelbarer Nähe des Ofens sein. Durch Verbindungsleitungen die an der Raumdecke verblendet werden kann bis zu ca. 4 m Abstand zwischen Ofen und Rauchfang liegen.

Die milde Strahlungswärme verteilt sich wie die Lichtstrahlen einer Lampe, deshalb kommt es sehr auf die richtige Plazierung der Ofenanlage an. Größere Raumteile an einer vom Ofen abgewandter Seite werden trotz ausreichender Auslegung des Kachelofens nicht richtig erwärmt werden.

Mit einen Gewicht zwischen 600 bis 3000 kg je nach Größe stellt ein Kachelofen natürlich auch einen Anspruch an die Tragfähigkeit der Boden bzw. Deckenkonstruktion. Dieses Gewicht stellt im Normalfall für eine Ziegeleinhänger- oder Betondecke im Randbereich kein Problem da. Bei Holz- und Gewölbedecken muß auf die Tragfähigkeit ein besonderes Augenmerk gelegt werden.

Durch dieses hohe Gewicht ist es natürlich auch nicht denkbar direkt auf einen Estrich oder einen Blindboden zu bauen. Das Entfernen  solcher Bodenkonstruktionen stellt jedoch für Ihren Hafner (Kachelofenbauer) kein Hindernis da, es gehört vielmehr zu seinen gewohnten Tätigkeiten. Wie auch das Herstellen  des Rauchfanganschlusses eine Hafnerarbeit ist. Auch bei Neuerrichtung eines Rauchfanges soll ein Anschlußstück für den Kachelofen nicht vorgesehen werden. Mit einem runden Anschlußstück wird der Hafner in den meisten Fällen mit der Höhe, Richtung und Größe nicht zufrieden sein und dieses durch ein Verbindungsstück seiner Wahl ersetzen.

Rechtliche Grundlagen – Rauchfangkehrer:

Grundsätzlich ist vor Beginn einer Ofenplanung der zuständige Rauchfangkehrermeister zu verständigen. Er begutachtet den Rauchfang und stellt einen Befund darüber aus. Etwaige Undichtheiten oder unzureichende Brandschutzvorkehrungen werden somit schon frühzeitig erkannt und können daher vielfach kostengünstig und einfach behoben werden.

Holz und Holzverbrauch:

Zum Großteil werden Kachelöfen mit Scheitholz betreiben.

Die Aussage, es darf nur Hartholz im Kachelofen geheizt werden ist längst nicht mehr gültig.

Weichholz ist für gesetzte Herde ein vorzüglicher Brennstoff und eignet sich auch sehr gut für das Beheizen eines Kachelofens. Auf den Feuchtigkeitsgehalt des Holzes ist aber besonders zu achten.

Die Art der Verbrennung in einem Kachelofen bezeichnet man als Zeitbrand. Es werden dabei je nach gewünschter Leistung einige Kilogramm Holz auf einmal im Kachelofen verbrannt. Dieser Verbrennungsvorgang dauert zwischen einer halben und eineinhalb Stunden. Nach abgeschlossener Verbrennung wird die Luftzufuhr durch das händische Schließen der Heiztür, oder das computergesteuerte Absperren einer Luftklappe geschlossen. Somit ist der Heizvorgang für mindestens 12 Stunden erledigt. Die freigesetzte Energie wird während des Verbrennungsvorganges im Schamott gespeichert und wird nun langsam durch milde Strahlungswärme in  den Raum abgegeben. Nach ca. zwei Stunden erreicht die Ofenoberfläche dann ihre Spitzentemperatur, die dann einige Stunden lang anhält. Je nach Speichermasse ist ein nochmaliges Heizen erst wieder am nächsten Tag notwendig.

Die Strahlungswärme eines Kachelofens ist mit der angenehmen Wärme der Sonne vergleichbar. Nur  zu einem geringen Prozentsatz wird die Raumluft erwärmt, das trockene Luft verursachen würde. Strahlungswärme erwärmt vor allem die raumumschließenden Wände, Gegenstände und den menschlichen Körper. Eine um ca. 2 Grad niedrige Raumtemperatur reicht bei Strahlungswärme gegen über einer Heizkörperwärme aus um sich wohlzufühlen.

Die lebensspendende und heilende Kraft der Sonne wird im Holz aufgespeichert. Gut, daß es auch für geschlossene Räume Heizsysteme gibt, die nach dem Prinzip der Sonne arbeiten.

Weitere Ofensysteme:

Die Kachelofenganzhausheizung:

Ein Kachelofen kann ein ganzes Haus heizen. Es gibt sehr viele Systeme die in der Praxis schon lange bewährt sind, aber auch einige Lösungen die erst in letzter Zeit auf den Markt gekommen sind.

Die Eignung des Systems hängt sehr von der Hausgröße und dem Wärmebedarf ab.

Kleine kompakt gebaute Häuser oder Wohnungen, etwa mit einer Wohnnutzfläche bis zu 80 m² , finden mit einem Kachelofen ohne besondere Einbauten das Auslangen.

Bei größeren Objekten kann durch den Einbau eines Wärmetauschers Warmwasser für eine Heizungsanlage erzeugt werden. Durch einen Pufferspeicher kann überschüssige Wärme aufgespeichert, und zu einem späteren Zeitpunkt abgerufen werden.

Eine besonders komfortable Lösung ist ein solches System in Verbindung mit einer Solaranlage.

Eine Möglichkeit ein Haus natürlich und umweltfreundlich zu beheizen mit einem krisensicheren Brennstoff und der Kraft der Sonne.

Der Kachelherd oder der "Gesetzte Herd":

Bekannteste Ausführung eines gesetzten Herdes ist der Kochherd mit Rostfeuerung.

In der letzten Zeit sind neue Verbrennungssysteme bei Herden zum Einsatz gekommen. Diese Systeme unterscheiden sich im Wesentlichen dadurch von der üblichen Rostlösung, das die Flamme nicht unmittelbar von der Herdplatte abgekühlt wird. Das Abkühlen der Flamme bringt eine schlechte Verbrennung und dadurch auch einen schlechten Wirkungsgrad mit sich. Bei  den neuartigen Bauformen findet die Verbrennung zu einem guten Teil in Schamottefeuerungsräumen statt. Die Herdplatte und das Bratrohr werden durch die heißen Rauchgase auf Temperatur gebracht. Wenn man dieses heiße Rauchgas über eine Rauchgas Umschaltklappe in einem Kachelofenteil leitet kann dadurch auch ein anderes Zimmer mitgeheizt werden. Bei einen Flammax- Feuerungsraum ist es sogar möglich die Feuerung im Kachelofen (z.B. mit Beheizung aus dem Vorraum) zu haben und eine Herdplatte und ein Bratrohr zu betreiben, wenn diese in der Nähe der Beheizung ist. Über eine Umschaltklappe kann man somit mit einer Feuerung wahlweise Herd oder Kachelofen betreiben.

Durch den Einbau eines Einbaukessels ist es möglich je nach Wärmebedarf, Zentralheizungen vom Herd aus zu betreiben, eine Brauchwassererwärmung zu gewährleisten oder über eine Pufferspeicheranlage überschüssige Wärme für die Heizung bereitzustellen.

Der Brotbackofen:

Durch die Selbstvermarktung erfreut sich dieser Ofentyp wieder zunehmender Beliebtheit.

Etagenbackofen:

Zum einen stellen Etagenöfen eine platzsparende  Möglichkeit da mit Holz ein sehr gutes Backergebnis zu erzielen. In zwei übereinanderliegenden Ebenen können bis zu 16 Laib Brot gebacken werden.

Gewölbebackofen:

Der Gewölbeofen war im ländlichen Raum einmal sehr stark verbreitet und ist in vielen Fällen einem Hausumbau zum Opfer gefallen. In letzter Zeit findet sich in so mancher Wirtschaftsküche wieder ein Platz für einen Brotbackofen in dieser traditionellen Bauweise. Moderne Isolier- und Baustoffe können Holzasche, Glasscherben, Salz, Steinrundlinge und andere Materialien die vor Jahren zum Bau solcher Öfen verwendet wurden ersetzen. Gute Isolierungen halten die Wärme im Backofen und vermeiden dadurch unnötigen Holzverbrauch und allzu hohe Temperaturen im Arbeitsraum.

Vorgefertigte Gewölbeelemente können in geringeren Höhen als flacheres Gewölbe gefertigt werden und haben somit eine gleichmäßigere Temperaturverteilung von Gewölbe und Backofenboden zur Folge. Außer einer Energieeinsparung bringt dies auch eine Schonung des Ofenboden mit sich. Das Abkühlen des Bodens mit kaltem Wasser war bei den hohen Gewölben notwendig um eine gleichmäßige Backtemperatur zu erzielen und hat im Laufe der Zeit die Bodenplatten und Bodenfugen zerstört.

Diese vorgefertigten Elemente werden auch als Selbstbausatz im Fachhandel angeboten und stellen eine Möglichkeit dar ohne große Fachkenntnisse einen sehr kostengünstigen Brotbackofen zu bauen.