Schornstein

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Luftbild bei Beckum zeigt deutliche Emission / Luftverschmutzung.
Der Luftdruck betrug 1030 mb
Foto: Rainer Schwarz
Edelstahlschornstein, der fehlerhaft eingebaut wurde. Es kam zu einem Brandschaden.
Foto: Rainer Schwarz
gut erreichbarer Hausschornstein
Foto: Rainer Schwarz
sichtbares Zeichen einer Versottung
Foto: Peter Stephan
neu und alt in Freiburg
Foto: Rainer Schwarz
Foto: Rainer Schwarz
auch das ist möglich<.br>Kein Sicherheitsabstand zum Flachdach
Foto: Rainer Schwarz

Ein Schornstein ist eine überwiegend senkrecht verlaufende Rauchgasleitung in oder an Gebäuden oder Anlage (Technik), auf Schiffen, an Traktoren oder auf Dampflokomotiven, die Rauchgase ins Freie abführt. Der über die Dach­fläche herausragende Teil eines Hausschornsteins nennt sich Schornsteinkopf. Ein schräg geführter Schornstein wird als verzogen, verschleppt oder als Schleppes bezeichnet.

Früher war die Beständigkeit gegen Rußbrand ausschlaggebend für die Konstruktionsweise des Schornsteins.
Abgas enthält keine Glanzruß|Rußbestandteile, so dass bei einer reinen Abgasleitung auf die Rußbrandbeständigkeit verzichtet werden kann. Bei modernen Abgasanlagen kommt es aufgrund von Kondensat (Heizungstechnik) durch niedrige Abgasmengen und -temperaturen vorwiegend auf die Säure- und Feuchtebeständigkeit an.

Industrieschornsteine werden manchmal Schlot genannt. Bei Gebäuden wird der Schornstein auf ostmitteldeutsch auch Esse, in Österreich und Süddeutschland Rauchfang oder „der Kamin“, und in der Schweiz meist „das Kamin“ genannt. Kamin ist missverständlich, da auch in eine Wand eingebaute Feuerstätten mit sichtbarer Flamme als Kamin bezeichnet werden; diese werden in der Schweiz und im frankophonen Raum Cheminée genannt. Umgangssprachlich werden auch Kühlturm|Kühl- und andere Türme, wie etwa die Warmluft-Kamine von Aufwindkraftwerken, als Schornstein bezeichnet.

Die Rauchgasleitung innerhalb einer Feuerstätte wird als Zug (Feuerung) bezeichnet, wobei an jeder Umlenkung der Rauchgase ein neuer Zug beginnt.


Begrifflichkeiten

Ein Schornstein dient nach DIN 18160-1 zur Abführung von Verbrennungsgasen von Feuerstätten ins Freie und zur Herstellung des zum Ansaugen der Verbrennungsluft nötigen Unterdrucks. Er ist Teil einer Abgasanlage bzw. eines Abgassystems im weiteren Sinne.

Als Rauchrohr wird der innerste Kanal von mehrschalig ausgeführten Schornsteinen bezeichnet, der mit den Rauchgasen in Kontakt kommt. Das waagerecht oder schräg vom Ofen zum Schornstein verlaufende Rauchrohr wird in den Richtlinien als Verbindungsstück und umgangssprachlich als Ofenrohr bezeichnet.

Schornsteine in traditioneller Bauweise werden vermehrt durch Abgasleitungen (Abgasrohr) abgelöst, durch welche zwar Abgas, aber kein Rauchgas geleitet werden darf, da dieses nach DIN EN 1443 neben flüssigem Wasser (Nebeltröpfchen) auch Glanzruß|Ruß enthalten darf, welches zu einem Schornsteinbrand führen kann.

Schaden an einem Schornstein nach einem Kaminbrand
Foto: Feuerwehr Remschütz


Fotos: Rainer Schwarz




Hausschornsteine, Funktion

Die Funktion des Schornsteins basiert auf dem Kamineffekt. Er erzeugt einen Statischer Auftrieb durch die im Vergleich zur umgebenden Luft leichtere Gassäule. Die Geometrie Parameter Höhe und Durchmesser|lichte Weite des Schornsteins müssen deshalb auf die zu fördernde Gasmenge und ihre Temperatur abgestimmt sein.

Die Strömungsmechanik des Gases erzeugt durch den Bernoulli-Gleichung|Bernoullischen Effekt im Kamin einen niedrigeren Luftdruck, der verhindert, dass Rauchgase aus Feuerstätten in die Wohnbereiche dringen. Die Ausführung muss so sein, dass der Wind nicht in den Kamin drücken kann (er muss im freien Windstrom liegen). Um zu verhindern, dass dem Ofen oder den Räumen, in denen er steht, auch außerhalb der Feuerungsphasen kontinuierlich warme Luft entzogen wird, muss eine Rauchgasklappe installiert oder die Luftzufuhr eines luftdichten Ofens anderweitig gesperrt werden.

Da moderne, mit Ventilatoren betriebene Lüftungen in Bad und Dunstabzugshauben in der Küche den Förderdruck eines Schornsteins bei weitem übertreffen, könnten sie aufgrund der unvollständigen Verbrennung entstehendes Kohlenstoffmonoxid und die Abgase rückwärts durch den Ofen in die Zimmer ziehen und eine Kohlenstoffmonoxidintoxikation auslösen. Daher darf in Wohnungen mit Ventilatorlüftung ein Ofen oder Kamin nur mit entsprechendem Zuluftschacht betrieben werden. Der Zuluftschacht sollte seinerseits für die Betriebspausen verschließbar sein, um einen Abzug der Warmluft zu vermeiden.

Moderne häusliche Warmwasserheizungen mit Niedertemperaturheizung|Niedertemperatur- und Brennwerttechnik haben für den Betrieb des Schornsteins nicht mehr ausreichend hohe Abgastemperaturen für die Vermeidung von Kondensat (Heizungstechnik). Die Abgase erreichen ihren Taupunkt innerhalb des Schornsteins und kondensieren an der Wandung. Diese ist dann feuchtebeständig aus widerstandsfähigem Material wie Keramik oder rostfreiem Edelstahl zu erstellen, um eine Versottung zu vermeiden. Werden die Abgastemperaturen so niedrig, dass ein ausreichender Auftrieb ausbleibt, wird ein Lüfter („Abgasventilator“, „Saugzuggebläse“) eingesetzt, um die Gase durch Über- oder Unterdruck zu fördern, was Auswirkung auf die Ausführung des Feuerraumes und/oder der „Abgasleitung“ hat (geforderte Gasdichtigkeit).

Wegen seiner Sicherheitsfunktion in häuslichen Feuerstätten ist der Schornstein wie die Abgasleitung baurechtlich abnahmepflichtig. Die Abnahme und Überprüfung wird in Deutschland durch den Schornsteinfeger durchgeführt.


Etymologie

Die Herkunft des Wortes lässt sich sprachgeschichtlich wie folgt belegen: Althochdeutsche Sprache|ahd. scorrenstein, mittelhochdeutsch schor-, schorn-, schürstein. Der erste Teil des Kompositums ist belegt mit mnd. schor(e) und dem Verb ahd. scorren (emporragen) mhd. schorren (schroff hervorragen). Schornstein ist somit wohl ursprünglich der Stützstein, auf dem sich der Rauchabzug erhebt. Bereits in früher Zeit wurde es jedoch in der Bedeutung "Feuerstelle, Ofen, Herd" verwendet. In anderen Sprachgebieten als dem Norddeutschen verwendet man eher Rauchfang, Esse, Kamin, Schlot. Heute ist Schornstein die Leitvariante, die zunehmend die anderen Begriffe ersetzt.


Schornstein-Typen

Folgende Hausschornsteine sind in Europa gängig:

  • Dreischalige Schornsteine bestehend aus Mantelstein, Dämmung und Innenrohr
  • Zweischalige Schornsteine bestehend aus Schacht mit Innenrohr
  • doppelwandige Edelstahlschornsteine (dreischalig)
  • Einschalige Schornsteine bestehend aus einem mineralischem Schacht.

Der hauptsächlich verwendete Typ ist der dreischalige; dieser Schornsteintyp wird seit über 35 Jahren eingesetzt. Er ist wärmedämmend, feuchteunempfindlich und einfach aufzubauen. Durch die Dämmung bleibt die Abgaswärme erhalten und der Unterdruck wird vergrößert. Zweischalige Schornsteine werden zunehmend eingesetzt als Abgasleitung oder dort wo mit Überdruck Abgase aus dem Haus geleitet werden müssen.

Raumluftunabhängige Heizgeräte werden meistens an einem zweischaligen Schornstein angeschlossen, bei dem der Zwischenraum zwischen Schacht und Innenrohr als Zuluftschacht verwendet wird. Diese Schornsteinsysteme werden auch Luft-Abgas-System|LAS-Schornstein genannt.

Neuerdings sind wegen der Energieeinsparverordnung bei Öfen und Kaminen auch raumluftunabhängige Geräte im Handel; diese werden dann an dreischaligen LAS-Schornsteinen angeschlossen. Der Ofen bezieht dann seine Verbrennungsluft durch den Zuluftschacht des Schornsteins von außen, statt sie wie normale Öfen dem Aufstellraum zu entnehmen. Dadurch kann die Gebäudehülle luftdicht erstellt werden, wie es die EnEV fordert.

  • Eine besondere Schornstein-Bauart ist die Russische Röhre. Diese Bauform ist seit Ende des 19. Jahrhunderts (nach russischem Vorbild?) in Deutschland üblich. Sie zeichnet sich durch einen engen Querschnitt und daraus folgend kräftigen Zug aus. Dies ermöglichte den Anschluss weiter entfernt stehender Öfen mit langen Ofenrohren. Zugleich stieg mit dem kräftigen Zug die Gefahr von Funkenflug über Dach. Russische Röhren sind daher im Allgemeinen erst nach Durchsetzung der harten Dachdeckung (Ziegel, Stein) eingeführt worden. Die ältere Schornsteinbauweise in Deutschland hat einen größeren Querschnitt und ist vom Schornsteinfeger besteigbar. Durch den großen Querschnitt ist der Zug geringer und Funken sind erloschen, bis sie über Dach gelangt sind. Solche Schornsteine waren bei weicher Deckung (Stroh, Reet) ungefährlich.
  • Der Schornstein einer Dampflokomotive ist schwach kegelig ausgebildet und besteht aus Gusseisen]; er stützt sich mit einem angegossenen Flansch (Rohrleitung) auf den Rauchkammermantel und ragt tief in die Rauchkammer hinein; unten ist er mit einem Kragen versehen, der das Absaugen der Rauchgase begünstigt.

Energieeinsparverordnung (EnEV) und Gebäudeenergiegesetz (GEG) fordern eine luftdichte Gebäudehülle, die einen sicheren Betrieb raumluftabhängiger Öfen und Kamine nicht erlaubt. Die Verbrennungsluft wird darum unmittelbar von außen (raumluftunabhängig) zugeführt; entweder durch einen horizontalen Kanal, einen Zuluftschacht im Schornstein oder ein spezielles Luft-Abgas-System.

Effiziente Feuerstätten arbeiten mit geringen Abgastemperaturen, was auch bei festen Brennstoffen wie Scheitholz (Brennstoff) und Holzpellets zu Unterschreitung der Taupunkttemperatur im Schornstein führen kann. Dadurch entsteht Kondensation|Kondensat, das zur Versottung konventioneller Schornsteine führt. Kondensatunempfindliche Schornsteine sollten die Klassifizierung „W3 Gxx“ besitzen und werden oft als „W3G-Schornstein“ bezeichnet. Diese Systeme sind auch nach einem Rußbrand (Schornsteinbrand) noch feuchteunempfindlich.


Besondere Funktionen großer Schornsteine, Landschaftsmerkmal

In der Gründerzeit wurden Fabrikschlote oftmals so platziert, dass sie dem jeweiligen Stadtviertel ein gewisses Gepräge gaben. Reiche Industrielle legten Wert auf die künstlerische Ausgestaltung der Fabrikmauern, Portale und Schlote – etwa durch die z. B. in Thüringen weit verbreitete Schmucktechnik mit versetzten Ziegeln.


Vermessungspunkt

Für die Geodäsie – der es gerade in Industriegebieten meist an freier Sicht mangelt – wurden symmetrisch gemauerte Fabrikschlote oft als Hochziel|Hochpunkte eingemessen, da sie sich gut als Festpunkte eignen. Im Gegensatz zu Kirchturm|Kirchtürmen oder Masten erfordern sie jedoch ein zweifaches Zielen, das der Geodät „Schlot links, Schlot rechts“ nennt. Durch Bildung des Mittelwert|Mittels wird die Richtung ermittelt. Nur vereinzelt wird der an der Schlotspitze angebrachte Blitzableiter als Ziel verwendet, weil er sich durch Wettereinflüsse verändern kann.


Träger für Antennen

Einige große Schornsteine tragen auch Sendeantennen für leistungsschwache (Sendeleistung < 1 kW) UKW-Rundfunksender oder Fernsehsender. Sie sind auch als Träger von Mobilfunkantennen beliebt. Allerdings kann es durch die Rauchgase zu Korrosionsproblemen kommen.


Sonstiges

Große Schornsteine können mittels eines Schornsteinbehälters auch als Wasserturm dienen.

Manche Schornsteine einiger Großkraftwerke in der ehemaligen Sowjetunion sind mit Auslegern ausgestattet, an denen die Leiterseile der vom Kraftwerk abgehenden Leitungen über das Kraftwerksgebäude hinweggeführt werden. Allerdings wurde diese Variante wegen möglicher Korrosionsprobleme nur selten realisiert.

Der Schornstein der Müllverbrennungsanlage Pei Tou trägt ein Drehrestaurant.


Nutzung stillgelegter Schornsteine

Stillgelegte Industriekamine können z. B. in Sendetürme umgewandelt werden. Ein Beispiel hierfür befindet sich in Sendeturm Leipzig-Connewitz|Leipzig-Connewitz. Außerdem sind sie wegen ihrer oft überragenden Höhe gerne genutzte Werbeträger.

In Windkraftanlage Weißandt-Gölzau|Weißandt-Gölzau wurde ein Schornstein in eine Windkraftanlage umgebaut.


Schornsteine bei Kraftwerken und Industrieanwendungen

Die ersten hohen Fabrikschlote gehen auf den Beginn der Industrialisierung zurück und sind eine Weiterentwicklung der bei Hochofen|Hochöfen gemachten Erfahrungen. Sie wurden aus sehr heiß gebrannten, demzufolge sehr harten Backstein|Ziegeln rund aufgemauert, teilweise auch mit feuerfesten Materialien verkleidet. Die Schlote dienten einerseits dem besseren Abzug der Feuerstellen (siehe Kamin), anderseits einer gewissen Luftreinhaltung. Daher wurden sie immer wesentlich höher als die umliegenden Gebäude gebaut – was andererseits einen stärkeren Angriff des Windes mit sich brachte.


Bauweise

Insbesondere Kraftwerk- und Industrie-Schornsteine werden in der Höhe so dimensioniert, dass sie die meist umweltschädlichen Abgase in einer Höhe emittieren, wo die Winde deutlich stärker als in Bodennähe wehen und wo sie sich (während sie teilweise in Richtung Boden absinken) beim Vermischen mit sauberer Luft stark verdünnen. Manchmal wird ihre Höhe daran bemessen, dass sie eine eventuell vorhandene Inversionswetterlage|Inversionsschicht durchstoßen.

Sie werden meist zweischalig ausgeführt:

  • Eine äußere Schale (Technische Mechanik) aus Beton oder Mauerwerk, die als Tragwerk (Bauwesen) für die Belastung (Physik) auf den Schornstein dient
  • Eine innere Schale, die die Rauchgase führt und aus gegen Säureangriff chemisch beständigem Material besteht

Die Austrittsgeschwindigkeit des Rauchgases aus dem Schornsteinkopf beträgt bei Kohlekraftwerken bis zu 20 Meter pro Sekunde.

Hohe Schornsteine sind mit Flugsicherheitsbeleuchtung|Flugsicherungslampen ausgerüstet und tragen in vielen Ländern (in Deutschland jedoch nur selten) auch im oberen Teil einen rot-weißen Warnanstrich für den gleichen Zweck tagsüber.

Die Austrittsgeschwindigkeit des Rauchgases aus dem Schornsteinkopf beträgt bei Kohlekraftwerken bis zu 20 Meter pro Sekunde.

Hohe Schornsteine sind mit Flugsicherheitsbeleuchtung|Flugsicherungslampen ausgerüstet und tragen in vielen Ländern (in Deutschland jedoch nur selten) auch im oberen Teil einen rot-weißen Warnanstrich für den gleichen Zweck tagsüber.

Der höchste Schornstein der Welt ist der Schornstein des Kohlekraftwerk Ekibastus in Ekibastus, Kasachstan. Er ist 419,7 Meter hoch. Einer der höchsten Schornstein der westlichen Welt dürfte der 370,33 Meter hohe Kennecott Smokestack einer Verhüttung|Kupferhütte im Garfield County (Utah), USA sein. Europas höchster Schornstein ist der 360 Meter hohe Schornstein von Trbovlje.

Der höchste Schornstein, der je in Deutschland gebaut wurde, war der 337 Meter hohe Schornstein des Kraftwerk Westerholt|Kraftwerks Westerholt in Gelsenkirchen-Hassel. Seit der erfolgreichen Sprengung dieses Schornsteins am 3. Dezember 2006 ist der 307 Meter hohe Schornstein des Kraftwerk Buschhaus bei Helmstedt der höchste Schornstein Deutschlands.

Der höchste Ziegelschornstein mit ca. 140 m ist die Halsbrücker Esse bei Freiberg (Sachsen).

Bei Dampfkraftwerken, die mit Anlagen zur Beseitigung der Schwefel- und Stickoxide ausgerüstet sind, ist es möglich die Rauchgase auch über den Kühlturm zu emittieren. Dies ist in Deutschland beispielsweise in den Kraftwerken Kraftwerk Staudinger Großkrotzenburg, Kraftwerk Jänschwalde und Kraftwerk Rostock realisiert worden. Bei Anlagen ohne Rauchgasreinigung würde im Kühlturm allerdings starke Korrosion auftreten.


Zusätzliche Funktionen großer Schornsteine

Manche großen Schornsteine tragen auch Sendeantennen für leistungsschwache (Sendeleistung < 1 kW) UKW-Rundfunksender oder Fernsehsender. Sie sind auch als Träger von Mobilfunkantennen beliebt. Allerdings kann es durch die Rauchgase zu Korrosionsproblemen kommen. Es wurden auch schon große Kraftwerksschornsteine mit Auslegern für Leiterseile von Freileitungen ausgestattet, doch wird dies wegen möglicher Korrosionsprobleme nur selten durchgeführt.


Nutzung stillgelegter Schornsteine

Stillgelegte Industriekamine können zum Beispiel in Sendetürme umgewandelt werden. Ein Beispiel hierfür befindet sich in Sendeturm Leipzig-Connewitz|Leipzig-Connewitz.


Trivia

Bei Explosionsunglücken und Bombenangriffen wurden große zylindrische Fabrikschornsteine meistens nicht zerstört. Dieser Umstand führte dazu, dass man ab Mitte der 50er Jahre begann Fernsehtürme aus Stahlbeton in ähnlicher Form zu errichten.


siehe auch:












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