Russische Röhre

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Schornstein eines Wohnhauses auf Jersey

Ein Schornstein (in Österreich und Süddeutschland Rauchfang oder Kamin, ostmitteldeutsch Esse, in der Schweiz Chämi genannt) ist eine senkrechte Konstruktion auf Gebäuden oder auf Schiffen zur Abführung von Rauchgasen oder Warmluft (beim Aufwindkraftwerk) ins Freie.

Allgemeines

Funktion

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

Die Strömung des Gases erzeugt durch den Bernoullischen Effekt im Kamin einen niedrigeren Luftdruck, der verhindert, dass Rauchgase aus Feuerstätten in die Wohnbereiche dringen. Der Schornstein muss also gegenüber angrenzenden Räumen nicht gasdicht sein. Die Ausführung muss jedoch so sein, dass der Wind nicht in den Kamin drücken kann. Um zu verhindern, das dem Ofen oder den Räumen, in denen er steht, auch außerhalb Feuerungsphasen kontinuierlich warme Luft entzogen wird, muss eine Rauchgasklappe installiert oder die Luftzufuhr eines luftdichten Ofens anderweitig gesperrt werden.

Da moderne mit Ventilatoren betriebenen Lüftungen in Bad und Dunstabzugshauben in der Küche die Auftriebskraft eines Schornsteins bei weitem übertreffen, könnten sie 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 muss seinerseits für die Betriebspausen verschließbar sein, um ein Abzug der Warmluft zu vermeiden.

Moderne häusliche Warmwasserheizungen mit Niedertemperatur- und Brennwerttechnik haben für den Betrieb des Schornsteins nicht mehr ausreichend hohe Abgastemperaturen für die Vermeidung von Kondensat. Die Abgase erreichen ihren Taupunkt innerhalb des Schornsteins und kondensieren an der Wandung. Diese ist dann wasserdicht aus widerstandsfähigem Material wie Keramik oder Edelstahl zu erstellen, um ein Durchschlagen des aggressiven Kondensats durch das Mauerwerk zu vermeiden. Werden die Abgastemparaturen so niedrig, dass ein ausreichender Auftrieb ausbleibt, wird ein Lüfter eingesetzt, um die Gase durch Über- oder Unterdruck zu fördern, was Auswirkung auf die Ausführung des Feuerraumes und/oder der "Abgasleitung" hat (Gasdichtigkeit).

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

Etymologie

Schnitt durch einen dreischaligen Schornstein

Schnitt durch einen zweischaligen Schornstein

Die Herkunft des Wortes lässt sich sprachgeschichtlich wie folgt belegen: 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. ^[1]

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 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 auf den Rauchkammermantel und ragt tief in die Rauchkammer hinein; unten ist er mit einem Kragen versehen, der das Absaugen der Rauchgase begünstigt.
• Der über die Dachfläche stehende Teil des Schornsteins nennt sich Schornsteinkopf.

Spezielle Schornsteine

Schornsteine in Kraftwerken und der Industrie

Insbesondere Kraftwerk- und Industrieschornsteine werden in der Höhe so dimensioniert, dass sie das meist umweltschädliche Abgas weitgehend verdünnen und von den Höhenwinden verteilen lassen, bevor es wieder auf den Boden sinkt. Ihre Höhe wird zudem daran bemessen, eine eventuell vorhandene Inversionsschicht zu durchstoßen. Sie werden meist zweischalig ausgeführt:

• Eine äußere Schale aus Beton, die als Tragwerk für die Belastungen auf den Schornstein dient,
• Eine innere Schale, welche 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 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.

Montage des mittlerweile gesprengten 300-Meter-Schornsteins im Kraftwerk Thierbach

Industriekamin eines Heizkraftwerks in Zürich

Heizkraftwerk Nord in München

Der höchste Schornstein der Welt ist der Schornstein des Kraftwerks Ekibastus in Ekibastus, Kasachstan. Er ist 419,7 Meter hoch. Einer der höchsten Schornsteine der westlichen Welt dürfte der 381 Meter hohe Inco Superstack einer Nickelhütte in Greater Sudbury, Ontario, Kanada sein. Europas höchster Schornstein ist der 360 Meter hohe Schornstein von Trbovlje.

Die höchsten Schornsteine, die je in Deutschland gebaut wurden, sind die beiden 307 Meter hohen Schornsteine des Kraftwerks Buschhaus bei Helmstedt und des Heizkraftwerk Chemnitz-Nord der Stadtwerke Chemnitz AG.

Der höchste Ziegelschornstein mit ca. 140 m ist die Halsbrücker Esse bei Freiberg. Allerdings werden Betonschornsteine ab einer Bauhöhe von 200 Meter mit Ziegeln weiter gebaut. Wegen der erhöhten Korrosion durch Witterungseinflüsse sind Reparaturmaßnahmen dann an den korrodierten Teilen kostengünstiger zu bewerkstelligen (Neubau durch Teilabbruch) z.B. Kupferhütte in Duisburg - NRW.

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 Staudinger Großkrotzenburg, Jänschwalde und Rostock realisiert worden. Bei Anlagen ohne Rauchgasreinigung würde im Kühlturm allerdings starke Korrosion auftreten.

Schornsteine auf Schiffen

rauchende Schiffsschornsteine

maritimer Schornstein

Mit der Einführung von Verbrennungsmotoren als Antrieb auf Schiffen wurden auch Schornsteine an Deck dieser Fahrzeuge aufgebaut. Dienten diese zunächst der Abfuhr von Rauch und Abdampf, wurden sie bald Erkennungssignal der betreffenden Reederei des Schiffes. In der Zeit der Schnelldampfer wurde die Anzahl der Schornsteine zum Statussymbol. Manche Reederei ließ beispielsweise zu zwei oder drei aktiven Schornsteinen noch einen weiteren als Attrappe hinzubauen. So war bei der Cap Arcona der hintere Schornstein nur Zierde.^[2] Es gab aber auch Schiffe mit mehr als vier Schornsteinen.

Um zu verhindern, dass der Rauch und Schmutz aus den Schornsteinen auf Passagierdecks herunterkam, gab es verschiedene Ansätze:

• Schiffsschornsteine möglichst hoch bauen,
• kleine Flügelstummel zur Erzeugung eines zusätzlichen Auftriebs anbauen, wie z.B. bei der Norway oder
• eine horizontale Scheibe aufsetzen, wie z.B. bei der Maxim Gorky.

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 Leipzig-Connewitz.

Trivia

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• 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.
• Bestimmte Hydrothermalquellen in der Tiefsee, so genannte Black Smoker ähneln Schornsteinen.
• Segelflugzeuge benutzen oftmals auf Überlandflügen die Thermik großer Industrieschornsteine, um Höhe zu erlangen.

Siehe auch

• Schwefelsäuretaupunkt
• Schornsteinkopf

Weblinks

• Schornsteine bei structurae.de
• Kraftwerk Konakovskaya GRES, bei dem Kamine als Freileitungsmaste dienen
• Leitfaden zum Bau von Schornsteinen und Abgasanlagen
• Montageanleitung Edelstahlschornstein
• Dokumentationsplattform für Industrieschornsteine
• Ratgeber für Leichtbau- und doppelwandige Edelstahlschornsteine

Einzelnachweise

1. ↑ "Dritte Runde - Schornstein / Kamin", Atlas zur deutschen Alltagssprache (AdA), Phil.-Hist. Fakultät, Universität Augsburg, 19. Juni 2006
2. ↑ Bericht: „Schiffsschornsteine im Wandel der Zeiten“, Zeitschrift stander, Heft 6, 1980