Die Wärmeleistung des Grundofens ist entweder nach DIN EN 13384 (früher 4701) zu berechnen und/oder mit dem Bauherrn vertraglich festzulegen. Das Heizgerät muss dann funktionstüchtig die vereinbarte Wärmeleistung erbringen.

Nach der TR OL wird in leichter ( l ), mittelschwerer ( m ) und schwerer ( s ) Bauart unterschieden. Die spezifische Wärmeleistung ist somit unterschiedlich und erfordert bei gleicher Wärmeleistung im Raum entsprechende Ofengrößen.

Neu aufgenommen ist in der TR OL nun die Möglichkeit, einen Abstand zwischen dem Ausbau und der Kachelwand zu gestalten. Durch diesen Abstand ist der Wärmeübergang leicht beeinflusst, was sich in einer geringeren spezifischen Wärmeleistung je 1 m² aktiver Oberfläche auswirkt. Um jedoch die erforderliche Wärmeleistung zu gewährleisten, ist die aktive Oberfläche entsprechend zu vergrößern.

Unter TR OL 11.2.3 (Seite134) wird generell mitgeteilt, das sich die spezifische Wärmeleistung bei einem Abstand zur Verkleidung um 1,5% je 1 cm Abstand verringert.

Bei der Ermittlung der Brennstoffmenge spielen mehrere Faktoren eine entscheidende Rolle:

- Die Nennwärmeleistung sagt nur, wie groß im Durchschnitt die stündliche Wärmeleistung des Grundofens ist. Damit ist noch nichts darüber ausgesagt, über wie viele Stunden diese Nennwärmeleistung zu erbringen ist. Der Bauart [leicht (l), mittel (m) oder schwer (s)] des Grundofens ist jeweils eine entsprechende Speicherfähigkeit zugeordnet, die in Stunden Speicherdauer zum Ausdruck gebracht wird. So steht die leichte Bauart für 5, die mittelschweren Bauart für 8 und die schweren Bauart für 12 Stunden Speicherdauer.

- Die Speicherdauer in Abhängigkeit der Bauart ist ein fester Faktor zur Ermittlung des Brennstoffbedarfs. Je schwerer die Bauart, das heißt, je länger die Speicherdauer, je mehr Wärme muss in den Speicher des Grundofens eingeladen werden. Da die Abbrandzeit in einem Grundofen (Zeitbrand) nur verhältnismäßig kurz ist, muss entsprechende Brennstoffmenge eingelegt und verbrannt werden, damit die eingespeicherte Wärme ausreicht, um die vorgesehene Nennleistung über den Zeitraum der Speicherdauer zu erbringen.

- Der untere Heizwert für Holz wird in der TR OL unter 11.2.1 (Seite131) bei einer angenommenen Restfeuchte von höchstens 20 % mit durchschnittlich 4 kWh/kg angegeben. Für Braunkohlenbrikett gilt ein unterer Heizwert von 5,6 kWh/kg.

- Der Wirkungsgrad ist auch nicht zu vernachlässigen! Die TR OL schreiben an dieser Stelle einen Mindestwirkungsgrad von 76 % vor. Bei verbrennungstechnisch günstigerer Bauweise des Grundofens ist auch ein entsprechend günstigerer feuerungstechnischer Wirkungsgrad anzusetzen. Denn, bei besserem Wirkungsgrad verringern sich die Abgasverluste und entsprechend weniger Brennstoffverbrauch ist die Folge.

Um nun den Brennstoffbedarf in kg nach TR OL 11.2.4.3 (Seite134) zu ermitteln ist es zunächst erforderlich, die zu erbringende Nennleistung mit der Speicherdauer, das heißt mit der Wärmeleistung die stündlich über den Zeitraum der Speicherdauer zur Verfügung zu stellen ist, zu multiplizieren. Das Ergebnis ist dann durch den unteren Heizwert des Brennstoffs und den Wirkungsgrad zu dividieren.

Zur Dimensionierung des Feuerraums und der Heizgaszüge ist die Kenntnis über den Brennstoffdurchsatz in einer Stunde erforderlich.

Wenn nun beispielsweise die gesamte Brennstoffmenge in zwei aufeinanderfolgenden Abbrandzyklen aufgelegt wird ist die gesamte Abbrandzeit entsprechend gestreckt. Der Brennstoffdurchsatz ist daher in diesem Beispiel nur mit der halben Menge je Abbrandzyklus und damit je 1 Std. entsprechend niedriger in Ansatz zu bringen. Von diesem so verminderten Brennstoffdurchsatz ist der Abgasmassenstrom und somit die Größe des Feuerraums und die der Heizgaszüge abhängig.

Nach TR OL 11.2.5.1 sind Glasflächen in der Feuerraumtür bei der Errechnung der inneren Oberflächen des Feuerraums nicht mit einzubeziehen und wenn vorhanden, mit einem Reduzierfaktor von 0,7 x m² Glas in Ansatz zu bringen. Begründung: dieser Leistungsanteil steht nur während des Abbrandes zur Verfügung.

Es ist sicherlich leicht nachvollziehbar, dass die Dimensionen des Feuerraums vom erforderlichen Brennstoffdurchsatz je Std. abhängig sind. Je größer der Brennstoffdurchsatz, je größer muss auch der Feuerraum gestaltet werden. Der Basiswert zur Bestimmung vieler Dimensionen ist daher die aufgegebene Brennstoffmenge in kg und somit der Brennstoffdurchsatz je Std.. Nur bei Beachtung dieser Anforderungen kann sich ein befriedigendes Flammenbild und somit eine effektive Verbrennung ergeben.

Die gesamte innere Oberfläche des Feuerraums in cm² ergibt sich aus der Multiplikation von Brennstoffmenge · 1260. Sollte in der Feuerraumtür eine Glasfüllung gegeben sein, ist die Oberfläche des Feuerraums entsprechend der Scheibengröße zu korrigieren. Die Oberfläche der Feuerraumgrundfläche/Brennfläche in cm² ergibt sich aus der Multiplikation von Brennstoffmenge · 140.

Die Feuerraumbreite sollte in einem sinnvollen Seitenverhältnis zur Feuerraumtiefe stehen und den Bereich von 1:1 bis 1:2 nicht überschreiten. Die Mindestbreite ist von der TR OL 11.2.5.2 mit 22 cm vorgeschrieben. Die Feuerraumlänge/-tiefe errechnet sich aus der Brennfläche in cm² dividiert durch die angenommene Feuerraumbreite. Der innere Umfang des Feuerraums ergibt sich aus Länge und Breite der Feuerraumgrundfläche/Brennfläche.

Zur Ermittlung der mittleren lichten Feuerraumhöhe ist das Flächenmaß der Brennfläche und der Feuerraumdecke zu addieren, von der Summe der inneren Oberfläche in Abzug zu bringen und durch den Umfang des Feuerraums zu dividieren. Von dem Ergebnismaß darf nach Aussage der TR OL 11.2.5.4 (Seite 137) um maximal ± 5% abgewichen werden.

Sofern der Grundofen mit einer Rostfeuerung ausgestaltet ist, wird zur Größenbestimmung der Rostfläche in cm² die Brennstoffmenge mit 70 multipliziert. Die Rostabmessungen sollten sich dann in einem sinnvollen Verhältnis der Grundfläche des Feuerraums angleichen. Die freie Rostfläche muss nach der Aussage der TR OL 4.19 (Seite 61) mindestens 35 % der Gesamtfläche entsprechen. Zwischen Rost und Rostrahmen ist allseitig für einen Spielraum von mindestens 5 mm zu sorgen.

Wenn eine Rostfeuerung gewünscht wird ist es auch erforderlich einen Aschekasten zur Verfügung zu stellen. Die TR OL schreibt unter 4.21 (Seite 62) vor, dass die Größe des Aschekastens von der Nennleistung des Grundofens abhängig ist und 0,8 dm³ bezogen auf 1 kW Nennleistung zu betragen hat.

Für die weiteren Berechnungen ist es zunächst erforderlich, den Abgasmassenstrom in g/s festzulegen. Dieser ist nicht nur vom Brennstoffdurchsatz in kg/h abhängig. Die Güte der Verbrennung spielt bei dieser Festlegung auch eine nicht unerhebliche Rolle. Die Brennstoffaufgabe muss von der Menge her der Feuerraumgröße entsprechen und es ist sicherzustellen, dass ausreichend Verbrennungsluft dem Feuer zuströmen kann.

Nach der TR OL sind für die Verbrennungsluftzufuhr drei Variationsmöglichkeiten vorgesehen:
Der Betrieb mit offener Feuerraumtür, die Benutzung eines Einstellschiebers in der Feuerraumtür oder die elektronisch geregelte Verbrennungsluftzufuhr. Für jede dieser Möglichkeit ist in Abhängigkeit des Brennstoffs Holz oder Braunkohle ein geeigneter Faktor vorgesehen. Dieser Faktor ist nach TR OL 11.3.3 (Seite 139) für die Ermittlung des Abgasmassenstroms individuell festgeschrieben. Durch die Multiplikation dieses Faktors mit dem Brennstoffdurchsatz ergibt sich der Abgasmassenstrom in g/s.

Bei der Berechnung der Zuglänge wird nach TR OL 11.2.5.5 (Seite 137) von einer mittleren Eintrittstemperatur in den Heizgaszug von 650°C ausgegangen. Die Abgastemperatur am Schornsteineintritt sollte den mittleren Wert von 180°C nicht unterschreiten.

Die Entwärmung der Heizgase ist von der Größe der wärmeabgebenden Zugoberfläche abhängig. Um einem realistischem Mittelwert nahe zu kommen, ist zur Rechenhilfe ein geeigneter Dimensionsfaktor nach Diagramm 15.7 TR OL (Seite 191/246) zu bestimmen.

Die Entwärmung der Heizgase ist von der Dicke der Zugwand und der Dicke der Verkleidung (Kachelwand) abhängig. Aus dem Grunde ist der Dimensionsfaktor auch von der Bauart leichter (l) mittelschwerer (m) oder schwerer Bauweise (s) abhängig. Die entsprechenden Kurven im Diagramm sind zu berücksichtigen.

Ein weiteres Beurteilungskriterium ist das Verhältnis der gesamten inneren Zugoberfläche zur Abkühlungsfläche. Tabelle TR OL 15.2 (Seite 192) liefert Korrekturfaktoren, die sich an diesem Verhältnis orientieren und gleichzeitig einen eventuell vorhandenen Spalt zwischen dem Heizgaszug und der Verkleidung berücksichtigen. Der aus dieser Tabelle abgelesene Wert dient als Korrekturfaktor für den zuvor ermittelten Dimensionierungsfaktor.

Die Minimale Zuglänge wird nach der Gleichung 15.1 (TR OL 15.3.3.3 Seite 193) und die maximale Zuglänge nach der Gleichung 15.2 (TR OL 15.3.3.4 Seite 193) festgelegt. Von dieser festgelegten Zuglänge sind mehrere weiteren Funktionen in Folge abhängig. So steht der lichte Zugquerschnitt im direkten Zusammenhang mit der Zuglänge. Oder es wird beispielsweise mit zunehmender Zuglänge der lichte Zugquerschnitt größer und mit kürzerer Zuglänge der lichte Zugquerschnitt kleiner. Nur zu schnell sind dabei die Grenzen des Machbaren überschritten.

Es macht wirklich Sinn nicht zu versuchen, die rechnerisch ermittelten Grenzwerte in der Praxis umzusetzen. Nur zu schnell steigt der Strömungswiderstand im Heizgaskanal auf Werte, die von keinem Schornstein mehr zu überwinden sind. Oder andererseits erfolgt keine ausreichende Entwärmung der Heizgaszüge und die Schornsteineintrittstemperatur ist am Schornsteinanschluss noch viel zu hoch.

Über die Bemessung des Zugquerschnitts wird gern und ausdauernd gestritten, gefachsimpelt und philosophiert.

Schon bei der Erstellung der Fachregeln 4/96 ist darüber ausführlich diskutiert worden. Die einzelnen Argumente wurden sachlich und gewissenhaft abgewogen. Dann stand der Entschluss fest, erstmalig in der Geschichte des Ofensetzerhandwerks die Gestaltung eines gleichbleibenden Zugquerschnitts zuzulassen. Die Reaktionen im Handwerk reichten von Zustimmung bis hin zur totalen Ablehnung.

Hier nun der Versuch einer sachlichen Erklärung dafür, warum in den Fachregeln 4/96 die seit Generationen geübte stetige Verkleinerung der Heizgaszüge bis zum Schornsteinanschluss nicht mehr fortgeschrieben worden ist:

Das wesentliche Argument für die bisherige Zugverkleinerung war, dass die Heizgase durch die permanente Entwärmung eine Volumenverringerung erfahren. Damit die Strömungsgeschwindigkeit im Heizgaszug nahezu konstant bleiben kann, wurde der Zugquerschnitt um den Betrag der Volumenverminderung reduziert. Andere Begründungen für die Forderung nach Reduzierung der Zugquerschnitte wurden nicht genannt.

Nun war die Frage zu beantworten, warum eine gleichbleibende Strömungsgeschwindigkeit in den Heizgaszügen überhaupt erforderlich ist? Welchen Nutzen bringt sie außer dem, der schon seit Generationen dauernden Gewohnheit gerecht zu werden?

Die Geschwindigkeit des strömenden Heizgasvolumens ist eine Funktion aus Volumen des Heizgases und lichtem Querschnitt des Heizgaszuges.

Die Strömungsgeschwindigkeit innerhalb der Heizgaszüge hat erheblichen Einfluss auf den Strömungswiderstand. Mit zunehmender Strömungsgeschwindigkeit steigt dieser Strömungswiderstand erheblich und setzt entsprechend größeren Unterdruck im Schornstein zur sicheren Funktion der Feuerungsanlage voraus.

Die Annahme in den Fachregeln 4/96 basiert auf einer Strömungsgeschwindigkeit der Heizgase von durchschnittlich unter 1 m/s. Bei gleichbleibendem Querschnitt der Heizgaszüge nimmt die Strömungsgeschwindigkeit, und somit auch der Strömungswiderstand permanent ab.

Die Entwärmung der Heizgase in den Zügen ist eine Funktion aus dem Wärmeinhalt der Heizgase und der Größe der inneren Oberfläche des Heizgaszuges. – Stimmt, das Temperaturgefälle spielt auch noch eine wesentliche Rolle, nur das bedarf bei diesen Grundsatzüberlegungen nicht der Beachtung.

Die Größe der Entwärmungsflächen innerhalb der Heizgaszüge müssen so bemessen werden, dass die Schornsteineintrittstemperatur den Wert von ca. 180°C nicht unterschreitet. Das wird durch die vorgegebene Zuglänge erreicht.

Bei den geringen Strömungsgeschwindigkeiten ist der auftretende Strömungswiderstand im Heizgaszug vernachlässigbar gering. Lediglich die Zugumlenkungen sind von Bedeutung und sollten strömungstechnisch günstig ausgebildet und nicht von zu großer Anzahl sein.

Wenn nun also die Strömungsgeschwindigkeit innerhalb des Heizgaszuges – die Einhaltung der nach der TR OL vorgegebenen Bandbreite vorausgesetzt – für die Betriebssicherheit der Feuerstätte bedeutungslos ist, können bei der Gestaltung der Heizgaszüge andere Gesichtspunkte, wie beispielsweise die einfachere und damit kostengünstigere Gestaltung oder gar die industrielle Vorfertigung von Materialien für das geplante Zugsystemen Beachtung finden.

Wenn Sie nun die Heizgaszüge zum Schornsteinanschluss hin weiterhin verkleinern möchten, ist das kein Fehler. Gern können Sie an alte Traditionen anknüpfen. Die TR OL liefert Ihnen das „Werkzeug“ dazu. Seien Sie kreativ.

Der Bypass, oder auch Gasschlitz genannt, steht im proportionalen Verhältnis zum mittleren Zugquerschnitt. Sein lichter Querschnitt ist nach TR OL 15.3.3.8 (Seite 195) mit 7 % vom mittleren Zugquerschnitt festgeschrieben; sein Mindestquerschnitt beträgt 10 cm².

Die Berechnung des erforderlichen Förderdrucks für die Heizgaszüge erfolgt nach TR OL 15.3.4 Seite 195.

Zunächst ist der Strömungswiderstand, der Druckverlust im geraden Zugkanal nach Diagramm 15,8 auf der Seite 196/247 zu ermitteln. Der am linken Randmasstab abgelesene Wert benennt den Strömungswiderstand für 1 m in Pa. Dieser Wert ist dann mit der Zuglänge zu multiplizierenund als Einzelposition festzuhalten.

Für sämtliche weiteren Strömungswiderstände auf dem Wege der Heizgase stehen andere Diagramme zur Verfügung, in denen dann jeweils die Strömungswiderstände für unterschiedliche Kanalumlenkungen abgelesen werden können.

Nachdem Sie alle Einzelwiderstände auf dem Weg der Luft-/Heizgas-/Abgasströmung - angefangen von der Eintrittsöffnung für die Verbrennungsluft über die Strömungswiderstände im Feuerraum und dem Wege der Heizgasführung bis hin zum Schornsteinanschluss - addiert haben, steht der notwendige Förderdruck für den kompletten Grundofen fest.

Die Ermittlung der Schornsteineintrittstemperatur erfolgt nach TR OL 15.3.5.

In Abhängigkeit von Abgasmassenstrom und Zugeintrittstemperatur sowie Länge, Querschnitt und Bauweise der Heizgaszüge ist die Schornsteineintrittstemperatur zu bestimmen.

Auf dem Wege durch die Heizgaszüge entwärmen sich die Heizgase in Abhängigkeit der Bauweise und im Verhältnis zur Zugoberfläche.

In Abhängigkeit der Bauweise ist aus den Diagrammen TR OL 15.13 bis 15.15 (Seiten 201 bis 203) ein spezifischer Faktor zu wählen.

Wenn dieser Faktor durch den Abgasmassenstrom in g/s dividiert und das Ergebnis mit der Kanallänge in m multipliziert wird, ergibt sich der Wert in °K für die Abkühlung im Zugsystem. Dieser Wert ist nun von der Eintrittstemperatur (650 °C) in den Heizgaszug am Ausgang des Feuerraums in Abzug zu bringen. Der verbleibende Wert ist als mittlerer Wert für die Schornsteineintrittstemperatur in °C anzunehmen.

Je größer die Zugoberfläche je geringer die Schornsteineintrittstemperatur. Auch unter diesem Gesichtspunkt ist die vorgesehene Länge und der lichte Querschnitt des Heizgaszuges mit Bedacht zu wählen!

Der Verbrennungsluftbedarf orientiert sich grundsätzlich am Brennstoffdurchsatz in kg/h und errechnet sich aus der Multiplikation mit 12,5 m³/kg.

Gelegentlich ist die Angabe des Verbrennungsluftvolumenstroms auch als fiktive Leistung anzugeben. Sie beträgt für den Brennstoff Holz 8 kW/kg und errechnet sich aus der Multiplikation mit dem Brennstoffdurchsatz von kg/h.

Das Formblatt zur Berechnung eines Grundofens steht Ihnen zum kostenlosen Download zur Verfügung.

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Auch für diese Berechnung gilt: Sie macht möglicherweise mehrere Alternativberechnungen erforderlich und ist daher sehr zeitaufwendig. Gesicherte Berechnungsergebnisse stehen Ihnen in sehr kurzer Zeit bei der Benutzung des Rechenprogramms "KL-TECH" zur Verfügung. Außerdem wird Ihnen die von der TR OL geforderte Dokumentation automatisch mitgeliefert. Sollten Sie Interesse daran haben,
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