Vielfältige Anwendungsmöglichkeiten Wassergeführte Feuerstätten in Wohnräumen

Nicht nur für den Neubau, wo sie durchaus den gesamten Wärmebedarf abdecken können, sondern auch in Bestandsgebäuden bieten einzelne Feuerstätten zur Verbrennung von Biomasse die Möglichkeit, ökologisch zu heizen und den ökologischen Anforderungen ebenso wie dem Wohnwärmekomfort Genüge zu tun.
Welche Rolle überhaupt der Einzelraum-Feuerstätte zukommt, ist in erster Linie von der notwendigen Heizlast im Auslegungsfall sowie der daraus resultierenden Nenn-Wärmeleistung der Feuerstätte und von der Art der Brennstoffbeschickung abhängig. Es sind Feuerstätten von 5 – 13 kW Gesamt-Nennwärmeleistung im Wohnraum – vom Einzelgerät über Grundofeneinsätze und vollständige Kachelofen – aufstellbar.  Das sollte für ein modernes Einfamilienhaus ausreichend sein. Der Anteil der Wärmeübertragung auf das Medium Raumluft und Heizungswasser ist zu berücksichtigen. Die Wärmeleistung, die direkt an den Raum übertragen wird, liegt etwa zwischen 20% und 30% der gesamten Wärmeleistung und ist herstellerspezifisch unterschiedlich. Der Löwenanteil der Wärmeleistung aber (mindestens 70% und mehr) geht in den Pufferspeicher und steht dem gesamten Zentralheizungssystem zu Verfügung. 
Bei entsprechendem energetischen Standard des Wohngebäudes kann diese Leistung schon ausreichen, und es ist kein weiterer Wärmeerzeuger notwendig. Voraussetzung dafür aber ist eine Vollautomation der Brennstoffzufuhr, wie sie nur mittels Pellets zu erreichen ist. Stückholz-Beschickung gewährleistet keine konstante Wärmebereitstellung und würde bei längerer Abwesenheit der Bewohner zum Auskühlen des Gebäudes führen. Eine „Notheizung“ als bivalenter Wärmeerzeuger wäre hier notwendig, um eine witterungsgeführte Betriebsweise der Anlage inklusive Frostschutz zu gewährleisten. Für die rechnerische Bewertung nach den Richtlinien der EnEV ist aus diesem Grund eine Vollautomation gefordert, will man die Feuerstätte in die Energiebilanz aufnehmen und in die Anlagenaufwandszahl einfließen lassen.


Anlagenschema einer wassergeführten Zentralheizung mit Kaminofen/Stückholzkessel.

Raumluft und Heizwasser
Zu beachten ist in jedem Fall der Aufstellraum in Abhängigkeit des unmittelbaren Raumvolumens, um Überhitzungen durch die Wärme, die direkt an die Raumluft übertragen wird, zu vermeiden. Bei der Auswahl der Feuerstätte ist es diesbezüglich wichtig, die Wärmeübertragungsleistung an die Raumluft zu beachten. Dieser Anteil sollte keineswegs größer sein als der Heizwärmebedarf des Aufstellbereiches, auch wenn dieser mit einem Wärmeübertragungssystem der Zentralheizung versehen ist (um den Raum auch temperieren zu können, wenn die Feuerstätte nicht in Betrieb ist).
Die fraglos beste Position für eine Feuerstätte im Wohnraum ist der unmittelbare Wohnbereich, der heutzutage sehr großzügig geschnitten ist und oft aus einem offenen Raumverbund von Küche, Esszimmer und Wohnzimmer besteht. Von einer Einzelraumtemperaturregelung ist hier lange schon nicht mehr zu sprechen, vielmehr handelt es sich um den Wohnbereich, der gerne ein Drittel des gesamten Wohnraumvolumens einnimmt.
Dennoch sind in diesen Wohnbereichen statische Wärmeübertragungsflächen zu installieren, die auch dann Wärme an den Raum übertragen, wenn die Feuerstätte nicht in Betrieb ist. Vielmehr gilt es, die Wärmeleistung der Feuerstätte mit dem Pufferspeicher und dessen Be- und Entladestrategie abzustimmen. Solarthermie ist diesbezüglich sehr hilfreich und unterstützt die Wärmebereitstellung effizient und nachhaltig.



In die Wand integrierter Pelletofen mit Vorratsbehälter für die Handbefüllung.

Solaranlage für monovalente Systeme
Um zu vermeiden, dass für die Warmwasserbereitung im Sommer der Kaminofen im Wohnzimmer angezündet werden muss, ist eine solarthermische Anlage ohnehin unumgänglich. Eine Solaranlage zur Trinkwassererwärmung ist Mindest-Standard. Bei entsprechender energetischer Qualität und einem Niedrigtemperatursystem besteht zudem die Möglichkeit, einen Schritt weiter in die solare Heizungsunterstützung zu gehen.
Ein Niedrigtemperatursystem wirkt sich auch auf das Bereitstellungsverhalten des Pufferspeichers positiv aus und erhöht den solaren Deckungsanteil, insbesondere für die Wärmeübertragung an den Raum. Das Gesamt-Volumen und die Schichtungsbereiche sind entsprechend den Be- und Entlade-Strategien anlagenspezifisch festzulegen. Wichtig ist die Kommunikation des Solarreglers mit der Feuerstätte bei vollautomatischer Verbrennungszufuhr bzw. Funktionsweise. Eine maximale solare Deckungsrate ist regelungstechnisch sicherzustellen, eventuell auch durch Verriegelungsschaltungen.
Im Sommer sollte die Vollautomation (wie bei jedem Heizkessel) außer Betrieb genommen werden. Durch die externe solare Beladung eines Pufferspeichers kann bei dieser Gelegenheit alternativ zum Kombi-Pufferspeicher-Standard die zeitgemäße hygienische Frischwassertechnik eingesetzt werden, da der Pufferspeicher auch für die wassergeführte Feuerstätte notwendig ist.



Wassergeführter Stückholzkachelofen an zentraler Stelle im Wohnraum.

Systemintegration einer wassergeführten Feuerstätte
Bedingung für die Installation einer Feuerstätte ist grundsätzlich Meldepflicht beim Bezirks-Schornsteinfeger. Dieser besichtigt und prüft eventuell vor Ort (Bayer. Bauordnung, Feuerungsanlagenverordnung FeuV, BImSchV). Ebenso besteht Meldepflicht zur Inbetriebnahme. Diese wird kostenpflichtig abgenommen. Die Erstinbetriebnahme ist ab 5 kW installierter Nenn-Wärmeleistung verpflichtend. Im Rahmen des  Vor-Orttermins ist zu empfehlen, gemeinsam mit dem zuständigen  Kaminkehrermeister, die Installation, die Abgasanlage, die Verbrennungsluftzuführung und sicherheitstechnische Einrichtungen, wie beispielsweise bei Betrieb mit Wohnungslüftungsanlagen, abzusprechen und konkrete Ausführungsdetails schriftlich festzuhalten. Im Rahmen der Abnahme durch den Bezirks-Kaminkehrermeister finden auch die Inbetriebnahme und die Erst-Messung statt. Des Weiteren ist bei der Wahl des Gerätes darauf zu achten, dass die Feuerstätte die aktuellen Anforderungen der Bundes-Immissionsschutzverordnung einhält sowie des örtlichen Brandschutzes sowie die Statik bei größeren Geräten bzw. Zubehör wie Pelletlager im Dachgeschoss etc.
Eine kontrollierte Wohnungslüftungsanlage hilft, Temperaturdifferenzen in der Raumluft während des Betriebs der Feuerstätte auszugleichen. Eine Beeinflussung der Verbrennung im Brennraum bzw. Ausdringen von Gasen durch Druckdifferenzen aus dem Brennraum in den Wohnraum ist in jedem Fall zu vermeiden. Ggf durch eine Differenzdruckgesteuerte Verriegelungsschaltung beider Anlagenkomponenten. Weitere Einbaubedingungen sind unbedint im Vorfeld der Planung mit dem Bezirkskaminkehrermeister abzustimmen und als Planungsgrundlage zu dokumentieren. Dies ist im Rahmen der Meldepflicht mit dem örtlichen Bezirks-Kaminkehrermeister zu klären. Unabhängig davon ist eine außenluftgeführte Verbrennungsluftzufuhr grundlegend Voraussetzung für eine optimale Verbrennung des Brennstoffes, egal ob Pellets oder Stückholz. Beeinflussung der Luftströme wird also schon konstruktiv verhindert und ein maximaler Wirkungsgrad der Verbrennung erreicht.
Das Volumen des Pufferspeichers sollte entsprechend der maximal abzugebenden Leistung der Feuerstätte mit mindestens 60 l pro kW Heizwasserleistung dimensioniert werden. Es sind je nach Anwendung verschiedene hydraulische Grundschaltungen möglich, wie beispielsweise Lastausgleich-, Parallel- und Reihenschaltung. Der Pufferspeicher verbessert grundsätzlich das Verbrennungsverhalten der Feuerstätte, da ein Takten verhindert wird und ein effizienter Ausgleich zwischen Stillstands- und Betriebszeiten geschaffen wird.

Hochhalten der Rücklauftemperatur
In jedem Fall muss der Anschluss der Feuerstätte an den Pufferspeicher eine Rücklauftemperaturhochhaltung beinhalten, welche oft schon werkseitig vorinstalliert ist. Bei abgekühltem Kesselwasser muss dieses möglichst schnell auf mindestens 55°C gebracht werden, wenn die Feuerstätte in Betrieb geht. Dadurch wird eine Taupunktunterschreitung im Kessel vermieden, welche zu erheblichen Schäden und gar Ausfall führen kann. Die Rücklauftemperaturhochhaltung  wird mittels temperaturgeführtem Drei-Wege-Mischer – wie in nebenstehender Funktionsgrafik dargestellt – realisiert.



Gestapeltes Stückholz – luftgetrocknet und ofenfertig.

Sicherheitstechnische Einrichtungen
Als sicherheitstechnische Einrichtung sind schon bei mit Stückholz betriebenen Kleinst-Feuerstätten ein Kaltwasseranschluss und Spülwasseranschluss an den Abfluss für die thermische Ablaufsicherung notwendig, um bei einer Unterbrechung der Wärmeabnahme bei Betrieb der Feuerstätte eine Überhitzung des Kesselwassers und Schaden an der Feuerstätte zu verhindern. Steigt die Kesseltemperatur über 85 °C, schaltet ein Thermostatventil die Kaltwasserzufuhr in den Kessel der Feuerstätte ein, um das Heizungswasser zu kühlen. Bei Unterschreitung der Grenzwerttemperatur wird das Kaltwasserventil wieder geschlossen. Das ausgespülte Heißwasser muss sicher in den Abwasserkanal eingeführt
werden. Nach dem Ansprechen der thermischen Ablaufsicherung ist die Anlage in jedem Fall zu überprüfen.
Bei vollautomatischen Geräten, wie bei der Verbrennung von Pellets, beinhaltet der Kessel einen Sicherheitstemperaturbegrenzer (STB), der bei Erreichen der maximal zulässigen Kesseltemperatur die Pelletzufuhr sofort unterbricht. Das Abkühlen des Kessels erfolgt unmittelbar, da sich nur kleine Mengen von Pellets im Brennraum befinden. Um den Kessel wieder in Betrieb nehmen zu können, muss der STB entriegelt werden und der Grund der Sicherheitsabschaltung ermittelt werden.

Bivalente Systeme für Spitzenlasten
Dient die wassergeführte Feuerstätte als Ergänzung zur Abdeckung der Spitzenlast, kann durchaus Stückholz verbrannt werden, da die Grundlast und somit auch ein Frostschutz, z.B. durch eine Wärmepumpe, stets gesichert ist. In der Praxis aber werden bivalente Systeme auch in der Übergangszeit genutzt, wenn die Tage kürzer werden, und sich oft nur an den  Abenden ein geringer Wärmebedarf einstellt.
Auch wenn handbeschickte Feuerstätten in den aktuellen Richtlinien (EnEV usw.) nicht bewertet werden können, wie automatisch beschickte Feuerstätten (z.B. Pelletöfen), bietet ein Scheitholz-Kaminofen mit Wassertasche die Möglichkeit, mit einer konsequenten Nutzung dieser Feuerstätte Betriebskosten deutlich zu reduzieren und Unabhängigkeit von überregionalen Energiemärkten zu schaffen. Nur ein Argument, was neben der Anlagenkennzahl zu beachten ist, um den umfassenden Nutzerbedürfnissen zu entsprechen.


Funktionsgrafik eines wassergeführten Stückholzofens.

Auswahl von wassergeführten Feuerstätten
Welche Feuerstätte, welche Bauart, welcher Brennstoff? Unabhängig von der anlagentechnischen Bewertung entsprechend der EnEV liegt die Entscheidung bei den Bewohnern und Nutzern der Feuerstelle. Die Entscheidung bezüglich des Brennstoffs ist eine Frage des Komfortanspruchs und der Versorgungssicherheit, Kostenstabilität etc. Grundsätzlich gilt es zu unterscheiden, welchen Stellenwert die Heizungsanlage hat.  Ein wesentlicher Unterschied der Verbrennung von Stückholz und Pellets ist das Verhalten der Flammen.
Während durch die ventilatorgeregelte Verbrennungsluftzufuhr bei Pellets ein recht aggressives Flammbild entsteht, lodert die Flamme, bis zur schlichten Gluterhaltung, bei Scheitholz. Außer einem gemütlichen Flackern der Flamme und leisem Knacken der Glut ist nicht zu hören. Bei Pelletöfen ist zum einen das modulierende Ventilatorgeräusch, als auch die automatische Pelletbeförderung in den Brennraum durch mechanische Geräusche nicht zu überhören. Bei Stückholzverbrennung hat man es hingegen selbst in der Hand, nachzulegen und die Luftzufuhr mit der Hand zu regeln. Fraglos ist bei einer vollautomatischen, korrekt abgestimmten Verbrennung von Pellets ein höherer Kessel-Wirkungsgrad (bis zu 90% und mehr) zu erzielen als bei Scheitholz (etwa 70% – 80%) mit manueller „Regelung“.

Anforderungen an die Lagerung von Pellets und Stückholz
Beide Brennstoffe verlangen auch unterschiedliche Lageranforderungen. Während Scheitholz eigentlich überall wo es trocken ist gestapelt und gelagert werden kann und bei größeren Mengen auf ausreichende Hinterlüftung zu achten ist, benötigen Pellets allein durch ihre Form einen Behälter, der über eine Austragungs- bzw. Fördermechanik (welche wiederum elektrischen Strom als Hilfsenergie benötigt) mit dem Pelletofen verbunden ist. Dies kann ein massiver Pelletbunker sein, ein Pelletsilo oder gar ein Pellet-Erdtank. Moderne Fördertechniken haben sich etabliert, und der Markt bietet eine Vielzahl von bewährten Systemen zur Lagerung und Förderung von Pellets.
Um auf einen erhöhten Bedarf an Hilfs-energie zu verzichten besteht auch die Möglichkeit einer Schwerkraftbefüllung. Die Befüllung des Pelletlagers erfolgt über einen Druckschlauch vom Pellet-Lkw des Lieferanten aus. Alternativ können Pellets auch als Sackware mit einem Inhalt von 15 kg gekauft werden und somit der Pelletbunker von Hand beschickt werden.
Wird im Rahmen einer nachhaltigen Gebäudesanierung der bestehende Ölkessel eliminiert, die Öltanks rückgebaut und fachgerecht entsorgt, wird somit ein ganzer Raum frei, der fortan für das Pelletlager genutzt werden kann. Entscheidet man sich für ein Raumspar-Silo, besteht in den meisten Fällen noch Platz im ehemaligen Öltankraum – der vorher tabu war – um beispielsweise Lagerregale für diversen Hausrat zu installieren.



Wassergeführter Zentralheizungsküchenherd zum Kochen, Backen und Heizen.

Versorgung mit Brennstoffen aus Biomasse
Die Verbrennung von Stückholz kann aus regionalen Forstbetrieben nachhaltig bezogen werden, aber auch in Eigenleistung erbracht werden. Diese Struktur ist überschaubar, nachvollziehbar und bietet auch die Möglichkeit, sich selbst einzubringen. Nebenbei noch erheblich Kosten zu reduzieren, ist neben der Unabhängigkeit für die Bewohner ein weiterer Lohn. Bei ausreichender Lagerung mit optimalem Luftaustausch ist Stückholz mit einem Restfeuchte-Gehalt von <20% nach 1 – 2 Jahren ofenfertig. Auf Brennholz aus Trockenkammern sollte verzichtet werden, da dieses (nicht nur nach kurzer Zeit) Schimmelbefall auslösen kann, sondern auch einen ähnlich hohen Primärenergiebedarf wie zur Herstellung von Pellets benötigt. Luftgetrocknetes Stückholz, das naturnah geerntet wird, fordert einen Primärenergieaufwand, der annähernd gegen 0 geht. 
In der Übergangszeit kann durchaus Weichholz verbrannt werden. Auch wenn der Wärmegehalt von kaum mehr als 1200 kWh pro Ster (Raummeter) beträgt, ist es allerdings die schnelle Hitze, die entfacht wird und an manchen Abenden der Übergangszeit sowie zum Kochen und Backen durchaus ausreichend ist. Zum kontinuierlichen Heizen im Winter empfiehlt sich Hartholz (Buche und Eiche, etc.) mit einem Heizwert von 1800 – 2000 kWh/Ster.
Bei Pellets ist auf eine hochwertige Qualität der Herstellung, aber auch auf den Transport zu achten, um diesen an sich ökologischen Brennstoff nicht ad absurdum zu führen. kein Jahr vergeht ohne neue Zertifikate, Qualitätsanforderungen und -siegel. Seit diesem Sommer gibt es das neue Gütesiegel ENplus, das dem Verbraucher weitgehende Qualitätssicherheit bietet. Fakt ist, dass minderwertige Billig-Pellets nicht nur die Umwelt belasten, sondern auch den Brennraum und dem gesamten Verbrennungsverhalten von Pellet-Feuerstätten erheblichen Schaden zufügen können. Kostspielige Reparaturen sind dann innerhalb kürzester Zeit vorprogrammiert, die bis zum Komplettaustausch führen können. Der Heizwert von Pellets beträgt annähernd 3000 kWh/m³. Das Fassungsvermögen des Pelletlagers sollte ausreichend sein, um mit einer Befüllung pro Jahr auszukommen.

Vielfalt an Variationen
Feuerstätten zur Verbrennung von Biomasse nutzen einen hohen Anteil der Erneuerbaren Energien, nicht ohne selbst eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten zu schaffen. Für nahezu jeden Anwendungsfall – egal ob moderne Einzelraumöfen zur Freiaufstellung oder umbaut – bietet der Markt eine ausgereifte Lösung mit entsprechendem Design, seien es diverse Grundöfen, Kachelöfen oder gar Zentralheizungs-Küchenherde. Vielerlei Variationen sind realisierbar, ob Stückholz oder Pellets, Voll- oder Grundlastabdeckung oder einfach nur als Beistellofen. Ein weiterer Vorteil ist die Systemintegration mit anderen erneuerbaren Wärmeträgern, z.B. Solarthermie und Umweltwärme.