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Schornsteinsysteme mit massiven Außenschalen

Feuerstätte und Schornstein müssen aufeinander abgestimmt sein. Aus diesem Grund lohnt sich gerade im Neubau der Einbau eines Schornstein-Komplettsystems, um die heutigen technischen Möglichkeiten optimal auszunutzen und sich gleichzeitig Flexibilität gegenüber zukünftigen Entwicklungen auf dem Brennstoffmarkt zu erhalten. Sämtliche Komponenten eines Schornsteinsystems stammen aus einer Hand und die Hersteller bieten eine Vielzahl von Varianten an, die auf unterschiedliche Feuerstätten zugeschnitten sind. Technische Unterschiede der Systeme zeigen sich z.B. bei zertifizierten Eigenschaften wie der Feuchteunempfindlichkeit oder der Rußbrandbeständigkeit.

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Bei einem Schornsteinsystem handelt es sich um eine Schornsteinanlage, deren Bestandteile zueinander kompatibel sind und die von einem Hersteller als Gesamtsystem angeboten werden. Der Hersteller übernimmt dabei die Produkthaftung für die Gesamtanlage.

Die Systeme werden als Einzelteile auf die Baustelle geliefert und vor Ort zusammengesetzt oder als geschosshohe Variante in Vollmontage in den Rohbau eingesetzt. In diesem Fall werden sämtliche Komponenten im Herstellwerk vormontiert, allein die geschosshohen Elemente müssen noch vor Ort miteinander verbunden werden.

Bei der Planung einer Abgasanlage ist nicht nur technisches Bauwissen wichtig, sondern auch ein Gespür für zukünftige Entwicklungen in diesem Sektor, um den Bauherren richtig zu beraten. Dabei ist es heute nur schwer vorhersehbar, wie sich die verschiedenen Brennstoffpreise entwickeln und wie hoch die zukünftigen energetischen Gebäudestandards sein werden.

Ein gewisses Maß an Flexibilität in der Planung ist deshalb sinnvoll, in Hinblick auf mögliche kommende Entwicklungen. Dies könnte z.B. die Möglichkeit zur Umrüstungen der Feuerstätte auf einen anderen Brennstoff sein oder zur gleichzeitigen Nutzung mehrerer Feuerstätten innerhalb eines Gebäudes, wie beispielsweise einer Gastherme und eines Pelletofens.

Hinweise zur Planung

Regelwerke: Für allgemeine Anforderungen in der Planung, wie den Mindestabständen zu brennbaren Bauteilen oder der Lage der Schornsteinmündung über Dach sind grundsätzlich die Feuerungsverordnung FeuV des jeweiligen Bundeslandes und die Bundesimmissionsschutzverordnung BImSchV anzuwenden.

In technischer Hinsicht ist für den Planer von Abgasanlagen ist in erster Linie die DIN V 18160-1 interessant. Trotz ihres Status als Vornorm bildet sie zusammen mit den Beiblättern 1-3 und DIN 18160-60 die Grundlage für Planung, Ausführung und Abnahme der Abgasanlage in Deutschland.

Die harmonisierte DIN EN 15287 bildet auf europäischer Ebene das Pendant zur DIN V 18160-1, findet aber in der Praxis in Deutschland noch wenig Beachtung. Für Teilkomponenten von Abgasanlagen existiert zudem eine Vielzahl von ergänzenden Regelwerken.

Schornstein, Funktionsweise: Im Allgemeinen nutzen Schornsteine den natürlichen Auftrieb des leichteren und heißen Abgases, das bei der der Verbrennung in der Feuerstätte entsteht. Der dabei entstehende Unterdruck im vertikalen Abgasrohr des Schornsteins bewirkt eine kontinuierliche Zugwirkung nach oben, wodurch gleichzeitig ein Eintreten der Abgase in die Wohnräume verhindert wird. Wie groß dieser Unterdruck ist, hängt stark von den geometrischen Gegebenheiten des Schornsteins wie Schornsteindurchmesser und Schornsteinhöhe ab, aber auch von der Höhe der Abgastemperaturen. Je höher die Abgastemperatur und je kleiner der Schornsteindurchmesser sind, desto höher ist der Unterdruck und damit desto besser ist der „Zug“ im Schornstein.

Wird ein Schornsteinsystem mit Überdruck betrieben, so wird das Abgas mittels Gebläse in die Abgasleitung gedrückt. Dies kann notwendig sein, wenn die Abgastemperaturen so niedrig sind, dass der natürliche Auftrieb nicht mehr ausreicht, um das Abgas aus dem Schornstein zu befördern. Dies ist insbesondere bei Feuerstätten der Fall, die mit Niedertemperatur oder Brennwerttechnik betrieben werden. Wichtig ist hier die Gasdichtigkeit der Abgasleitung.

Schornstein, innen- oder außenliegend: Wird ein Haus geplant, muss zunächst geklärt werden, ob für das Bauvorhaben ein innenliegendes Schornsteinsystem mit Mantelstein oder ein außenliegender Schornstein aus Edelstahl in Frage kommt.

Während der eine Bauherr einen außenliegenden Schornstein als gestalterischen Akzent betrachtet, lehnt ein anderer ihn aufgrund seiner Optik grundsätzlich ab.

 Vorteile eines innenliegenden Schornsteins mit massiver Außenschale:

  • Abgase kühlen langsamer aus: Bessere Zugwirkung, vor allem beim Anheizen
  • Weniger Kondensatanfall
  • Anschlüsse flexibel von jeder Seite möglich
  • Schacht flexibel für zukünftige Systeme nutzbar
  • Integrierte Versorgungsschächte möglich
  • Material langfristig beständiger, da nicht dem Wetter ausgesetzt.

Vorteile eines außenliegenden Schornsteins ohne massive Außenschale:

  • Geringer Platzbedarf
  • Für nachträglichen Einbau geeignet
  • Leichtes System ohne Gründung

Lage im Gebäude: Grundsätzlich sollte der Schornstein im Gebäude ausschließlich vertikal geführt werden, d. h. ohne schräge Verzüge.

Die Lage in Firstnähe ist aufgrund statischer Vorteile zweckmäßig. Die Windangriffsfläche ist hier reduziert, da der Schornstein nicht so weit aus der Dachfläche ragen muss. Zudem kommt es bei einer Lage in Traufnähe oft zu Problemen bei der Zugwirkung, da hier Winde, die über den First wehen, in den Schornstein drücken können. Ebenso sollte die Lage innerhalb der Dachkonstruktion in der Planung frühzeitig berücksichtigt werden. Bei Holzdachstühlen müssen die Mindestabstände zu brennbaren Bauteilen eingehalten werden. Siehe hierzu Lexikonbeitrag ► Abgasanlage, Abstände zu brennbaren Bauteilen gem. MFeuV

Mit einer zentralen Platzierung im Gebäude ermöglicht man zudem den Anschluss von Feuerstätten auf allen vier Seiten.

Brandschutz: Ein Schornstein muss aus nicht brennbaren Materialien bestehen. Gerade Festbrennstoffe können besonders hohe Abgastemperaturen erreichen. Dabei besteht die Gefahr, dass sich organische Ablagerungen im Schornsteinrohr entzünden und es zum Rußbrand mit Temperaturen um die 1000 °C im Kaminrohr kommt. Es muss gewährleistet sein, dass sich angrenzende Materialien aus oder mit brennbaren Materialien aufgrund von hohen Temperaturen im Inneren des Schornsteins nicht so weit erhitzen können, dass es zum Gebäudebrand kommt.

Dabei muss über Abstände oder Wärmedämmung sichergestellt werden, dass sich bei Abgastemperaturen von 400 °C im Inneren des Schornsteins angrenzende Oberflächen, die aus brennbaren oder teilweise brennbaren Materialien bestehen, im Normalbetrieb nicht über 85 °C und bei Rußbrand nicht über 100 °C erhitzen können. Dies wird sichergestellt, indem die vorgeschrieben Mindestabstände zu brennbaren Bauteilen eingehalten werden. Siehe hierzu Lexikonbeitrag ► Abgasanlage, Abstände zu brennbaren Bauteilen gem. MFeuV

Gemäß DIN V 18160-1 muss die Schornsteinanlage bei einer Brandeinwirkung von außen eine Feuerwiderstandsdauer von 90 Minuten oder länger erfüllen. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass sich ein Hausbrand nicht über den Schornstein in andere Geschosse ausbreiten kann.

Wenn Abgasanlagen in Gebäuden der Gebäudeklasse 1 und 2 an Feuerstätten angeschlossen sind, die ausschließlich mit gasförmigen oder flüssigen Brennstoffen betrieben wird, ist eine Feuerwiderstandsdauer von nur 30 Minuten gefordert.

Um bei der Brennstoffwahl einer Feuerstätte langfristig flexibel zu sein, empfiehlt sich in der Planung jedoch in jedem Fall, eine Feuerwiderstandsdauer von 90 Minuten einzuhalten.

Brandüberschlag über den Schornstein:

Siehe hierzu auch Lexikonbeiträge ► Abgasanlage, Feuerwiderstandsklassen und ► Abgasanlage, Mehrfachbelegung

Wärmeschutz: Bei Abgasanlagen muss die Energie-Einsparverordnung (EnEV) beachtet werden. Besonders geeignet sind diesbezüglich Systeme, die ihre Verbrennungsluft nicht aus dem Heizraum oder einer Zuleitung durch die Außenhülle beziehen. Durch Schornsteinsysteme mit gedämmten Abgasrohren und Verbrennungsluftzuleitungen können auch hohe energetische Standards umgesetzt werden.

Standsicherheit: Die Standsicherheit eines Schornsteins ist gem. DIN V 18160-1 nachzuweisen. Der Schornsteinschacht wird durchgehend aufgemauert und eigens gegründet. Ist eine Kellergründung nicht möglich, wenn z.B. wegen eines nachträglichen Einbaus der Schacht nicht bis zum Keller geführt wird, bieten manche Hersteller Systeme mit besonders leichten Mantelsteinvarianten an, z.B. aus Leichtbeton. In jedem Fall muss der Schacht auf einem feuerfesten Untergrund stehen.

Gem. DIN V 18160-1 können Zwischendecken als seitliche Abstützung des Schornsteinschachtes dienen. Dies gilt als erfüllt, wenn die Fuge zwischen Decke und Schacht nicht breiter als 2 mm ist. Die vertikale Ausdehnung des Schachts muss möglich bleiben. Mindestens alle 5 m muss ein Schornsteinschacht seitlich abgestützt sein, wobei er oberhalb der obersten Abstützung nicht höher als 3 m und gleichzeitig nicht höher als 5x die kleinste Schachtbreite sein darf.

Im Bereich des Dachstuhls erhält der Schornstein keinen ausreichenden Halt durch Zwischendecken. Hier muss wegen der hohen Windbelastung über Dach die Biegesteifigkeit des Schornsteinschachts durch eine Armierung in den Mantelsteinen erreicht werden. Im Dachstuhlbereich und darüber werden dazu nach Hersteller- bzw. Statikvorgaben Bewehrungsstäbe in vertikale Armierungskanäle in den Ecken der Mantelsteine eingeschoben und vermörtelt.

Schornsteinhalter im Bereich des Dachstuhls, die Dachgebälk und Mantelstein miteinander verbinden und auch einen Abstand zwischen den Bauteilen gewährleisten, bieten zusätzliche Standsicherheit. Sie gelten dann als seitliche Abstützung des Schachts, wenn eine kraftschlüssige Einleitung in die Tragstruktur des Gebäudes erreicht wird.

Mehrfachbelegungen: Bei Mehrfachbelegung eines Schornsteinzuges dürfen mehrere Feuerstätten eines Hauses an dasselbe Abgasrohr angeschlossen werden. Das Schornsteinsystem benötigt eine entsprechende bauaufsichtliche Zulassung.

Selbst wenn der Bauherr nur eine Feuerstätte an einem Schornsteinzug betreiben möchte, kann es im Einzelfall sinnvoll sein, ein Schornsteinsystem mit Zulassung für Mehrfachbelegung zu wählen, um für zukünftige Entwicklungen im Haus (Aufstockung, wechselnde Wohnungseinteilung) flexibel zu bleiben. Ebenso muss die Feuerstätte eine Zulassung für die Mehrfachbelegung des Schornsteins besitzen.

Technisch gesehen sind einfach belegte Schornsteine sicherer und zuverlässiger, da die Gefahr von austretendem Abgas nicht gegeben und ihre Zugwirkung aufgrund der geringeren Dimensionierung stärker ist. Siehe auch Lexikonbeitrag ► Abgasanlage, Mehrfachbelegung

Abstimmung des Schornsteins auf die Feuerstätte bzw. den Brennstoff: Die Eigenschaften des Schornsteinsystems müssen auf die jeweilige gewählte Feuerstätte abgestimmt sein:

  • Rußbrandbeständigkeit: Ein Schornstein für Festbrennstoffe muss rußbrandbeständig sein. Das heißt, dass Rußbrände, verursacht durch trockene Betriebsweise bei hohen Abgastemperaturen, sich nicht über den Schornstein auf das Gebäude ausbreiten können.
  • Feuchteunempfindlichkeit: Bei modernen Feuerstätten mit geringen Abgastemperaturen fällt in der Abgasanlage Kondensat an. Betraf das früher in erster Linie öl- und erdgasbetriebene Brenner, so gilt dies heute auch für viele Festbrennstoff-Feuerstätten (insbes. Pellet-, Hackschnitzel-, aber auch moderne Stückholzöfen). In diesen Fällen muss das Innenrohr des Schornsteins feuchteunempfindlich ausgebildet sein, um einer Versottung vorzubeugen.
  • Gasdichtigkeit: Wenn die Abgastemperatur so niedrig ist, dass der natürliche Auftrieb nicht ausreicht, das Abgas über Dach zu führen, wird die Abgasanlage mit Überdruck, d.h. mit Ventilator oder Gebläse betrieben und muss eine Eignung für Überdruckbetrieb aufweisen. Die geforderte Gasdichtigkeit der Abgasleitung ist erhöht.
  • W3G-Zertifizierung: Das Kürzel leitet sich aus der Klassifizierung nach Norm für Abgasanlagen ab. Eine W3G-zertifizierte Schornsteinanlage ist für jede Art von Brennstoff und jeden Abgastemperaturbereich zugelassen. „W“ steht für „wet“, feuchte Betriebsweise; „3“ steht für die höchste Korrosionswiderstandsklasse; „G“ steht für Rußbrandbeständigkeit.
  • Luftzuführung: Prinzipiell unterscheidet man in raumluftabhängigen und raumluftunabhängigen Betrieb einer Heizungsanlage. Wird die Zuluft über den Schornstein angesaugt, kann dies im Rahmen eines Luft-Abgas-Systems erfolgen oder über einen getrennten Zuluftschacht. Siehe hierzu Lexikonbeitrag Luft-Abgas-System, LAS.

Außenschalen (Mantelsteine): Mantelsteine von Systemschornsteinen bestehen in vielen Fällen aus gegossenem Beton oder Leichtbeton, aber auch aus gebranntem Mauerwerk. Notwendig ist eine Feuerwiderstandsdauer der Außenschale von 90 Minuten, soweit es sich um einen Festbrennstoffschornstein handelt.

Zunehmend werden aufgrund immer höherer energetischer Gebäudestandards technische Silikate mit bauaufsichtlichem Verwendbarkeitsnachweis, wie Kalziumsilikat oder Fibersilikat, zur Herstellung der Außenschale verwendet. Diese haben neben ausgezeichneten Brandschutzeigenschaften auch einen hohen Wärmedämmwert.

Die Außenschalen der Schornsteinsysteme gibt es in vielen geometrischen Varianten. In der Regel sind sie ein-oder mehrzügig, d.h. sie beinhalten neben dem Zug für die zentrale Gebäude- und Warmwasserheizung einen zusätzlichen Zug für einen Festbrennstoffofen. Je nach System sind im Mantelstein weitere Schächte für die Zuluft oder zur allgemeinen Leitungsführung möglich. Große Hersteller bieten ihre Systeme immer in großer Variantenvielfalt an. Man kann innerhalb einer Außenschale mehrere Schornsteinsysteme integrieren.

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Hinweise zur Bauausführung

Vollmontage oder Einbau vor Ort: Die Hersteller bieten oft beide Varianten an:

  • Bei einem Einbau vor Ort wird der Schornstein nach Lieferung in Einzelteilen auf die Baustelle in der Regel von der örtlichen Baufirma eingebaut. Das Herstellwerk liefert hierfür eine Versetzanleitung mit, in der der Auf- und Zusammenbau detailliert beschrieben sind. Insbesondere bei Firmen mit wenig Erfahrung beim Aufbau von Abgasanlagen ist eine intensive Betreuung durch die Bauleitung wichtig, um Fehler frühzeitig zu erkennen. Eine Fehlerbehebung erst nach Abnahme ist oft mit unverhältnismäßig hohem Zeit- und Geldaufwand verbunden.
  • Bei einem Einbau in Vollmontage wird die Schornsteinanlage geschossweise auf die Baustelle geliefert und mit dem Kran in den Rohbau eingehoben. Sämtliche Einbauten sind bereits in den Elementen enthalten und müssen vor Ort nur noch untereinander verbunden werden. Diese Aufbauvariante bedeutet eine enorme Zeitersparnis.

Abnahme durch den Schornsteinfeger/ Kaminkehrer: Der örtliche Schornsteinfeger/ Kaminkehrer spielt eine zentrale Rolle bei Planung und Ausführung von Abgasanlagen. Nach Abschluss der Arbeiten und vor der Inbetriebnahme wird die Anlage in Deutschland durch den Schornsteinfeger/ Kaminkehrer baurechtlich geprüft und abgenommen.

Eine Einbeziehung des Schornsteinfegers/ Kaminkehrers bereits während der Planung und Bauausführung ist sinnvoll, um spätere Probleme bei der Abnahme zu vermeiden. So sollte insbesondere das Anlagenkonzept vor Beginn der Arbeiten mit ihm durchgesprochen sein. Auch kann eine Baubegehung während der Ausführung sinnvoll sein.

Sanierung von Schornsteinen: Einschalige Schornsteine, die bis die 80er Jahre gebaut wurden, stellen heute Sanierungsfälle dar. Da die Querschnitte in der Regel ausreichend bemessen sind, ist es durch Einzug eines querschnittverkleinernden Innenrohrs mit Kondensatablauf (gedämmt oder ungedämmt) möglich, den Schornstein auch auf moderne Feuerstätten mit niedrigen Abgastemperaturen vorzubereiten. Wenn es gelingt, die Verbrennungsluftzuführung in den verbleibenden Schornsteinquerschnitt um das Innenrohr zu legen (Luft-Abgas-System, LAS), erreicht man zudem eine raumluftunabhängige Betriebsweise der Feuerstätte. Viele regionale Firmen bieten explizit Schornsteinsanierungen an, dafür gibt es eine Vielzahl spezieller Produkte.

Normen und Literatur

DIN EN 1443, Abgasanlagen - Allgemeine Anforderungen

DIN EN 12446, Abgasanlagen - Bauteile - Außenschalen aus Beton

DIN EN 13384-1, Abgasanlagen - Wärme- und strömungstechnische Berechnungsverfahren - Teil 1: Abgasanlagen mit einer Feuerstätte

DIN EN 13384-2, Abgasanlagen - Wärme- und strömungstechnische Berechnungsverfahren - Teil 2: Abgasanlagen mit mehreren Feuerstätten

DIN EN 15287-1, Abgasanlagen - Planung, Montage und Abnahme von Abgasanlagen - Teil 1: Abgasanlagen für raumluftabhängige Feuerstätten

DIN EN 15287-2, Abgasanlagen - Planung, Montage und Abnahme von Abgasanlagen - Teil 2: Abgasanlagen für raumluftunabhängige Feuerstätten

DIN V 18160-1, Abgasanlagen - Teil 1: Planung und Ausführung

DIN V 18160-1 Beiblatt 1, Abgasanlagen — Teil 1: Planung und Ausführung; Nationale Ergänzung zur Anwendung von Metall-Abgasanlagen nach DIN EN 1856-1, von Innenrohren und Verbindungsstücken nach DIN EN 1856-2, der Zulässigkeit von Werkstoffen und Korrosionswiderstandsklassen

DIN V 18160-1 Beiblatt 2, Abgasanlagen — Teil 1: Planung und Ausführung; Nationale Ergänzung zur Anwendung von Keramik-Innenschalen nach DIN EN 1457, Zuordnung der Kennzeichnungsklassen für Montage-Abgasanlagen

DIN V 18160-1 Beiblatt 3, Abgasanlagen - Teil 1: Planung und Ausführung; Beiblatt 3: Nationale Ergänzung zur Anwendung von System-Abgasanlagen mit Kunststoffinnenrohren nach DIN EN 14471

DIN 18160-60, Abgasanlagen, Teil 60: Nachweise für das Brandverhalten von Abgasanlagen und Bauteilen von Abgasanlagen — Begriffe, Anforderungen und Prüfungen

BImSchV, Bundesimmissionsschutzverordnung

EnEV, Energieeinsparverordnung

MFeuV, Muster-Feuerungsverordnung

Bundesverband des Schornsteinfegerhandwerks

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Quelle: bauwion