Dreimal tief einatmen

Sachgerecht verheiztes Holz ist ein umweltgerechter Brennstoff. Gleichzeitig stoßen ältere Kaminöfen gesundheitsgefährdenden ­Feinstaub aus. Eine Diskrepanz, der sich mit Feinstaubabscheidern begegnen lässt.

Während moderne Anlagen mit einer komfortablen Steuerung und Sensorik ausgerüstet sind, um die Verbrennung permanent zu überwachen, zu regeln und zu optimieren, stoßen alte Anlagen unverhältnismäßig hohe Emissionen aus. Deshalb wurden mit der 1. ­Bundesimmissionsschutzverordnung (BImSchV) vom 22. März 2010 verbindliche Richtlinien festgelegt, die beim Betrieb von Kaminöfen einzuhalten sind. Erreichen ältere Öfen diese Vorgaben nicht, müssen sie stillgelegt oder mit einem Feinstaubabscheider nachgerüs­tet werden.
Um die Besitzer alter Öfen nicht übermäßig zu belasten, wurden in der Verordnung für den Austausch oder die Nachrüstung mehrere Stufen festgelegt. Die Übergangsfrist für Öfen bis zum Baujahr 1974 ist bereits am 31. 12. 2014 ausgelaufen. Aktuell sind Kaminöfen, die zwischen 1975 und 1984 in Betrieb genommen wurden und eine Leistung ab 4 kW aufweisen, bis Ende dieses Jahres nachzurüsten oder auszutauschen. Für Öfen, die zwischen dem 1. 1. 1985 und dem 31. 12. 1994 in Betrieb gingen, läuft die Frist am 31. 12. 2020 ab. Nutzer, die ihre Holzheizung zwischen dem 1. 1. 1995 und 22. 3. 2010 in Betrieb genommen haben, müssen bis zum 31. 12. 2024 ­aktiv werden. Ist der Nachweis für die Einhaltung der neuen Grenzwerte erbracht, dürfen die bestehenden Einzelraumfeuerstätten unbefristet betrieben werden. Historische Öfen, Herde, Badeöfen, Grundöfen und offene Kamine sind von den Regelungen der BImSchV hingegen nicht betroffen.

Präzise Feinstaubmessung
Lässt sich das auf dem Typenschild vermerkte Baujahr eines Ofens nicht mehr feststellen, lohnt ein Blick in die Datenbank des Industrieverbandes Haus-, Heiz- und Küchentechnik: www.cert.hki-online.de. Dort lassen sich die entsprechenden Werte recherchieren. Auch können Fachleute mittels Feinstaubmesssystemen den Schadstoffausstoß eines Ofens direkt vor Ort messen. Dabei ist im Gegensatz zu regulären Messungen, die sich in etwa 15 Minuten durchführen lassen, bei alten Anlagen eine ca. 30-minütige Einzelfallmessung über den Zeitraum eines Abbrandes erforderlich.
Für diese Messungen haben die Hersteller unterschiedliche Technologien entwickelt. Eine Auswahl soll hier im Detail vorgestellt werden:

Testo
Testo hat ein Feinstaub-Messsystem entwickelt, das sich aus dem Messgerät „380“ mit Feinstaub-Sonde und dem Abgasanalysegerät „330-2 LL“ zusammensetzt. Das Abgasanalysegerät fungiert zugleich als Steuereinheit und ermöglicht parallel zur Feinstaubmessung die Messung von Abgasverlust, O₂, CO₂ und CO.
Während die Feinstaubsonde unverdünntes Abgas in die Analyseeinheit („330-2 LL“) leitet, erfolgt die Feinstaubmessung über einen separaten Kanal mittels der Messbox „380“. Hierzu wird das Abgas auf ein frequenzschwingendes Sensorelement geleitet. Die Ablagerungen der im Abgas enthaltenen Partikel auf dem Sensorelement führen zu einer Frequenz­änderung. Je höher der Partikelanteil, umso deutlicher wird die Schwingung gedämpft. Über die Frequenzänderung wird die im Abgas enthaltene Partikelmasse ermittelt. Filter zum Wiegen sind hier nicht erforderlich. Nach Abschluss der Messung müssen lediglich die leicht zugängliche Rotationsscheibe und das Sensormodul gereinigt werden.
Um Kondensat aufgrund sich abkühlenden Abgases zu vermeiden, ist die Feinstaubsonde beheizt. Hat sich dennoch Kondensat gebildet, muss der Techniker sicherstellen, dass es aus dem Schlauch ablaufen kann. Alle Komponenten der Feinstaubmesstechnik sind in einem Koffer untergebracht.

Wöhler
Wöhler beschäftigt sich nach eigener Aussage bereits seit über 30 Jahren mit der Feststoff- bzw. Feinstaubmessung von Feuerungsanlagen für feste Brennstoffe. Um Anlagen direkt vor Ort messen zu können, hat das Unternehmen seit 2012 ein gravimetrisches Messverfahren auf dem Markt. Mit dem „SM 500“ wird ein definiertes Abgasvolumen über einen Schlauch in eine Filterpatrone gefördert und dort permanent ausgewogen.
Um die Bildung von Kondensaten wegen zu stark abgekühlter Rauchgase und damit Fehlmessungen zu vermeiden, ist der Schlauch beheizt. Ebenfalls integriert sind Sensoren für die O₂, CO, Temperatur- und Zugmessung, sodass die entsprechende Abgasanalyse mit demselben Gerät durchgeführt werden kann.
Das Staubmessgerät „SM 500“ ist mit einem Teleskoparm ausgestattet. Hierdurch lässt sich die Bedieneinheit auf die individuelle Arbeitshöhe bringen. Die Messwerte und deren Verlauf zeigt ein Farbdisplay an. Im Übrigen ist es möglich, die Daten über eine integrierte USB-Schnittstelle auf einen Computer zu übertragen, zu überwachen und auszuwerten.

Filtertechniken drosseln die ­Feinstaubbelastung
Mit speziellen Feinstaubabscheidern ist es möglich, den Feinstaubausstoß von ­Kaminöfen zu reduzieren. Nachfolgend eine Auswahl an Techniken, die sich zur Abgasreinigung im kleinen Leistungs­bereich eignen.

Kutzner + Weber
Das Unternehmen Kutzner + Weber bietet mit dem „Airjekt 1“ einen universellen Feinstaubabscheider für automatisch beschickte Holzfeuerstätten bis 50 kW und manuell beschickte Holzfeuerstätten bis 25 kW an. Die Aufladeeinheit scheidet ultrafeine Partikel bis in den Nanometerbereich aus Rauchgas mit einer maximalen Temperatur von 400 °C ab. Je nach ­Anlagenkonfiguration lassen sich die Feinstaubemissionen um 50 % bis 90 % verringern.
Das System basiert auf dem Grundprinzip des elektrostatischen Abscheidens. Dabei werden die Partikel mittels einer Hochspannungselektrode elektrisch aufgeladen und an die als Niederschlagselektrode fungierende Rohrwand befördert. Eine Spülluftversorgung mit ca. 5 m3/h sorgt dafür, dass sich keine leitenden Ablagerungen auf dem Isolator bilden. Dazu strömt Luft mittels eines Gebläses über eine Düse an den Isolator. Die Leistungsaufnahme liegt bei 30 W (230 V).
Damit sich die Staubpartikel mit einer Größe unter PM 2,5 ablagern können, ist je nach Rohrdurchmesser eine Mindestabscheidestrecke von 1,5 m und 2 m erforderlich. So soll die Abscheidefläche bei handbeschickten Feuerstätten mindestens 1,5 m2 und bei automatisch beschickten Anlagen mindesten 0,8 m² betragen. Es eignen sich auch keramische Rohre als Abscheidefläche.

Guntamatic
Guntamatic hat mit dem „EC Filter“ einen Trockenelektrofilter in den Größen 24 kW, 85 kW und 250 kW entwickelt. Der Filter basiert auf einem zweistufigen Abscheiderprinzip: Ein Zyklonabscheider ist für die Grobpartikel zuständig (Stufe 1), während ein im Tauchrohr des Zyklons untergebrachter Elektrofilter den verbleibenden Feinstaub herausholt (Stufe 2). Der Isolator der Elektrode ist reingasseitig positioniert und wird damit weder durch die im Rauchgas enthaltene Feuchtigkeit noch durch die Zusammensetzung des Gases elektrisch leitend.
Die Elektrode kennzeichnet sich durch eine spezielle Sägezahngeometrie. Aufgrund der Vielzahl an Elektrodenspitzen verändere sich das elektrische Feld auch bei unterschiedlicher Zusammensetzung der Abgase nur geringfügig, heißt es bei Guntamatic. Überwacht wird das elektrische Feld durch die Kesselsteuerung. Sie löst zudem die automatische Reinigung des Filters aus. Dazu wird das Tauchrohr mittels eines Motors angehoben und wieder fallengelassen. Dadurch fällt der angesammelte Staub in den Aschebehälter.

Wodtke
Wodtke hat in Kooperation mit dem Fraunhofer-Institut für Bauphysik den Filter „HCF 02“ für die Kaminöfen der ­Serie „Stage“ entwickelt. Er zielt hauptsächlich darauf ab, die Entstehung von Schadstoffen zu vermeiden. Im Fokus sind sowohl der Verbrennungsvorgang an sich als auch die Luftzuführung. Primärluft, auch Rostluft genannt, wird lediglich zum Anfeuern des Ofens benötigt. Sobald ein ausreichendes Maß an Wärme vorhanden ist, reicht Sekundärluft aus. Diese wird über Luftlöcher in der Rückwand oder über die Scheibe eingeschleust.
Oberhalb der Brennkammer sorgen mit Turbulatoren ausgestattete keramische Einbauten für das erneute Ver­mischen der in den Abgasen verbleibenden Luft und der unverbrannten Bestandteile wie Kohlen­stoffmonoxid und Kohlenwasserstoff. Das führt zu einer verbesserten Oxidation der Schadstoffe. Auch wird ein Teil der Stäube durch das Anhaften an der Oberfläche der keramischen Einbauten abgeschieden.
Darüber hinaus speichern die keramischen Einbauten Wärme, weshalb sich die Oxidation über einen längeren Zeitraum aufrechterhalten und die Verbrennung verbessern lassen. Ferner ist es möglich, Emissionsspitzen zu kappen, wie sie etwa beim Nachlegen von Brennmate­rial entstehen.
Die Ablagerungen brennen aus oder fallen in den Feuerraum zurück. Daher ist diese Technologie wartungsarm.

Schlussfolgerung
In Anbetracht moderner Geräte, deren Emissionen weit unter denen alter Öfen liegen, sollten Fachleute die Besitzer alter Öfen dahingehend beraten, ob das Nachrüsten eines Abscheiders sinnvoll und die Investition gerechtfertigt ist oder ob eine Sanierung die bessere ­Alternative darstellt. Schließlich liegen die Emissionen moderner Geräte weit unter denen alter Öfen. Dennoch wird die Filtertechnik zukünftig einen wichtigen Stellenwert einnehmen, um die Emissionen holzgefeuerter Heizkessel so weit als möglich einzudämmen.

Autorin: Carola Tesche, freie Journalistin